Diskusi Singkat Penerapan Mesin Traksi Nidec KDS pada Proyek Kereta Bawah Tanah

Abstrak

Dengan percepatan proses urbanisasi global, industri angkutan kereta api berkembang pesat. Sebagai infrastruktur utama perkotaan, kereta bawah tanah menghadapi tren peningkatan arus penumpang dan beragamnya kebutuhan perjalanan penumpang, yang membawa tantangan baru pada mesin traksi—komponen inti lift kereta bawah tanah. Tantangan-tantangan ini mencakup bagaimana menyeimbangkan efisiensi dan keselamatan dalam skenario dengan arus penumpang yang besar, bagaimana memenuhi kebutuhan penumpang akan kenyamanan dan kemudahan yang terus meningkat, dan bagaimana menyeimbangkan biaya dan merancang masa pakai. Artikel ini akan membahas secara singkat bagaimana Nidec KDS, sebagai ahli dalam desain dan manufaktur mesin traksi, memberikan solusi profesional bagi pelanggan.

Kata kunci

Lift Kereta Bawah Tanah, Siklus Kerja, Konservasi Energi dan Perlindungan Lingkungan, Analisis Keandalan, Kapasitas Kelebihan Beban, Desain Umur Layanan

Menurut metode klasifikasi dalam Tinjauan Statistik dan Analisis Operasi Kereta Api Perkotaan Dunia tahun 2021, angkutan kereta api perkotaan dapat dibagi menjadi tiga kategori: kereta bawah tanah, kereta api ringan, dan trem. Secara umum angkutan kereta api memiliki keunggulan seperti kapasitas angkutan yang besar, kecepatan tinggi, keberangkatan yang sering, keamanan dan kenyamanan, tarif tepat waktu yang tinggi, tarif yang murah, penghematan energi dan perlindungan lingkungan. Namun, hal ini juga memerlukan standar teknis dan biaya pemeliharaan yang tinggi.[1]

Sebagai bagian penting dari angkutan kereta api perkotaan, kereta bawah tanah tidak diragukan lagi memainkan peran penting dalam pengembangan transportasi perkotaan. Mereka membantu meringankan tekanan lalu lintas perkotaan, memperluas radius perkotaan dan radius hidup penduduk dengan membangun jaringan transportasi terpadu, meningkatkan kualitas hidup penduduk, meningkatkan citra kota secara keseluruhan, dan mendorong pembangunan dan kemajuan perkotaan serta komunikasi sosial dan kesejahteraan.

Penumpang dapat memasuki stasiun, transfer, atau keluar stasiun secara efisien dan nyaman dengan menggunakan lift vertikal. Tingkat teknis motor elevator memainkan peran penting dalam memastikan pengalaman berkendara penumpang. Nidec KDS telah terlibat dalam industri motor selama lebih dari 60 tahun. Produk-produknya mengintegrasikan desain teknologi canggih internasional, produksi unggul, dan manajemen kualitas. Dengan produk-produk berkualitas tinggi dan sistem layanan yang komprehensif, perusahaan ini telah secara stabil memasok mesin traksi elevator untuk pelanggan besar India dalam proyek kereta bawah tanah selama lebih dari satu dekade.

01 Skala Global dan Prospek Industri Transportasi Kereta Api Perkotaan

Statistik menunjukkan bahwa pada akhir tahun 2022, angkutan kereta api perkotaan telah dioperasikan di 545 kota di 78 negara dan wilayah di seluruh dunia, dengan jarak tempuh operasional melebihi 41,386.12 km. Dibandingkan dengan tahun 2021, total jarak tempuh angkutan kereta api perkotaan global meningkat sebesar 4.531,92 km, pertumbuhan tahun-ke-tahun sebesar 11,0%.[1]

Gambar 1 menunjukkan skala keseluruhan angkutan kereta api perkotaan di seluruh benua besar di dunia (Catatan: Semua kota di Rusia diklasifikasikan ke dalam Eropa untuk perhitungan). Data menunjukkan bahwa kereta bawah tanah dan trem merupakan jenis angkutan kereta api perkotaan yang umum digunakan secara global, dan angkutan kereta api perkotaan global sebagian besar terkonsentrasi di Eurasia, dan kereta bawah tanah sebagian besar tersebar di negara-negara Asia.[1]

Gambar 1 Ringkasan Jarak Tempuh Operasional Urban Rail Transit Berdasarkan Benua di Dunia pada tahun 2022 (km)

Secara global, industri angkutan kereta api perkotaan berada pada tahap perkembangan yang kritis. Pemerintah dan perusahaan di seluruh dunia terus berinvestasi dalam teknologi dan fasilitas baru untuk meningkatkan efisiensi transportasi, mengurangi pencemaran lingkungan, dan memberikan layanan yang lebih baik kepada sejumlah besar penumpang. Pembangunan dan penerapan angkutan kereta api global terus berkembang, dan beberapa negara berkembang juga secara aktif mempromosikan pembangunan angkutan kereta api.

India telah mendorong perluasan kereta bawah tanah skala besar sejak tahun 2014. Menurut The Times of India, pada April 2022, jaringan kereta bawah tanah India telah menempuh jarak 870 km, melayani 18 kota. Saat ini, sekitar 1.000 km jalur kereta bawah tanah sedang dibangun di 27 kota, dan hampir 6 km jalur baru mulai digunakan setiap bulannya. Kecepatan dan skala pembangunan kereta bawah tanah India selama dekade terakhir sangat mengesankan.

Sebagai penyedia profesional solusi motor sinkron magnet permanen untuk elevator, Nidec KDS telah memasok lebih dari 1,600 motor elevator vertikal ke pelanggan besar di India dalam dekade terakhir. Proyek-proyek utama ditunjukkan pada Gambar 2. Dengan kemampuan teknis dan manufaktur yang kuat, Nidec KDS berpartisipasi secara mendalam dalam pembangunan perkotaan dan berkontribusi pada pembangunan citra internasional kota-kota lokal.

Gambar 2 Proyek Kereta Bawah Tanah India yang dimenangkan oleh Nidec Kds

02 Rantai Industri Kereta Bawah Tanah dan Lift

Transportasi kereta api menghubungkan industri perkotaan, mendorong perluasan rantai industri, dan mendorong pesatnya perkembangan industri pendukung seperti manufaktur peralatan dan penelitian dan pengembangan teknologi. Rantai industri kereta bawah tanah ditunjukkan pada Gambar 3, di mana semua tautan saling bergantung dan mendorong perkembangan ekonomi aglomerasi perkotaan dan wilayah metropolitan.[2]

Gambar 3 Rantai Industri Kereta Bawah Tanah

Sebagai industri hulu dalam rantai pasokan kereta bawah tanah, elevator tidak hanya memberikan kenyamanan dan jaminan yang besar bagi transportasi perkotaan tetapi juga mencerminkan kepedulian dan perhatian negara terhadap para lansia, penyandang disabilitas, dan warga yang membawa beban berat. Perkembangan kota di masa depan sangat erat kaitannya dengan pembangunan kereta bawah tanah. Membangun jaringan angkutan kereta api merupakan proyek penting pemerintah, dan tingkat pembangunannya akan memberikan dampak besar pada citra kota tersebut.

Gambar 4 Penerapan Motor Nidec KDS pada Lift Subway

03 Poin Penting Teknis Motor Lift Subway

Sebagai komponen inti elevator vertikal kereta bawah tanah, desain mesin traksi harus mempertimbangkan lingkungan layanan dan skenario penerapan elevator kereta bawah tanah. Performa luar biasa dari mesin traksi Nidec KDS berasal dari pemahaman akurat terhadap lingkungan aplikasi dan akumulasi teknis motor sinkron magnet permanen, sebagaimana dirinci di bawah ini:

1. Persyaratan Siklus Kerja Tinggi dan Efisiensi Energi Tinggi

Dengan latar belakang advokasi global untuk perjalanan ramah lingkungan dan rendah karbon, pembangunan angkutan kereta api telah mengajukan persyaratan yang lebih tinggi untuk konservasi energi. Oleh karena itu, dibandingkan dengan elevator lainnya, elevator kereta bawah tanah memerlukan mesin traksi yang memiliki efisiensi lebih tinggi untuk memenuhi skenario perkotaan dengan arus penumpang yang besar. Untuk elevator dengan kecepatan kurang lebih 1 m/s, efisiensinya dapat mencapai hingga 90%. Selain itu, berdasarkan persyaratan pemasangan elevator, berat dan ukuran mesin traksi harus dikontrol. Oleh karena itu, insinyur desain mesin traksi harus memiliki pengalaman yang kaya dalam desain elektromagnetik, mengoptimalkan desain elektromagnetik dengan perangkat lunak analisis medan elektromagnetik canggih (Gambar 5), dan memilih bahan elektromagnetik yang sesuai untuk memenuhi persyaratan.

Karena kebutuhan kapasitas pengangkutan, mesin traksi sering beroperasi, sehingga memiliki persyaratan siklus kerja yang tinggi, umumnya S5-60% atau lebih. Pada saat yang sama, persyaratan kenaikan suhu (Gambar 6) juga sangat tinggi.

Hal ini mensyaratkan bahwa desain mesin traksi kereta bawah tanah harus memenuhi prinsip kekompakan dan ekonomi selain memenuhi persyaratan kinerja konservasi energi dan kenaikan suhu rendah.

Gambar 5 Analisis Medan Elektromagnetik

Gambar 6 Simulasi Kenaikan Suhu

2. Persyaratan Keamanan dan Keandalan Tinggi

Keamanan dan keandalan yang tinggi adalah persyaratan dan atribut dasar elevator, dan masyarakat memiliki persyaratan yang lebih tinggi lagi untuk keamanan dan keandalan elevator kereta bawah tanah. Oleh karena itu, kami melakukan analisis rinci terhadap kekuatan mekanik (Gambar 7), dan mengajukan persyaratan khusus dan peningkatan untuk kapasitas menahan beban mekanis dan kinerja pengereman. Faktor keamanan untuk menahan beban komponen mekanis utama seperti dasar mesin, hub roda, sheave traksi, dan poros telah ditingkatkan.

Saat ini, sebagian besar mesin traksi kereta bawah tanah yang kami ekspor mengadopsi rem tromol, yang memiliki margin torsi rem besar dan kinerja pengereman yang stabil. Mereka dicocokkan dengan pengontrol daya yang telah diverifikasi sepenuhnya. Tegangan input dan arus rem tidak terpengaruh oleh fluktuasi jaringan listrik atau gangguan dari peralatan listrik lainnya, sehingga memberikan jaminan pengoperasian mesin traksi yang andal.

Gambar 7 Analisis Kekuatan Mekanik

3. Stabilitas Kelebihan Beban yang Kuat dan Persyaratan Tinggi untuk Kenyamanan Berkendara

Salah satu tujuan dilengkapinya elevator vertikal kereta bawah tanah adalah untuk memberikan kenyamanan bagi penumpang. Warga yang membawa beban berat dan kelompok yang membutuhkan perawatan khusus, seperti lansia dan penyandang cacat, merupakan objek pelayanan utama elevator vertikal. Oleh karena itu, mesin traksi elevator kereta bawah tanah harus memiliki kapasitas beban berlebih yang kuat. Menurut analisis kelebihan beban, kapasitas kelebihan beban lebih dari 2 kali lipat, dan torsi harus dihasilkan secara stabil terlepas dari kecepatan tinggi atau kecepatan rendah, beban ringan atau beban berat.

Untuk memberikan pengalaman berkendara yang nyaman, desain mesin traksi juga memberikan perhatian khusus pada penekanan harmonik, terutama penekanan dan pengurangan harmonik tingkat rendah (yang berdampak besar pada kenyamanan) dan amplitudo gelombang gayanya (Gambar 8), serta pengurangan riak torsi kecepatan rendah (Gambar 9) dan torsi cogging. Hal ini memastikan elevator berjalan lancar selama proses dengan kebisingan rendah dan getaran rendah, memberikan pengalaman berkendara yang baik bagi penumpang.

Gambar 8 Analisis Gelombang Gaya

Gambar 9 Analisis Torsi

4. Persyaratan untuk Umur Desain yang Panjang dan Pemeliharaan yang Manusiawi

Perancangan mesin traksi kereta bawah tanah juga harus fokus pada masa pakai, yang tidak terbatas pada aspek-aspek tersebut di atas seperti kenaikan suhu yang rendah dan kekuatan mekanik yang tinggi untuk memperpanjang masa pakai mesin traksi, tetapi juga mencakup aspek lain seperti insulasi motor, bantalan, gemuk pelumas, dan magnet permanen. Misalnya, dalam hal insulasi, kertas insulasi dengan sifat mekanik tinggi dan kekuatan dielektrik dipilih sebagai insulasi slot, dan kabel elektromagnetik dengan resistansi tegangan impuls yang lebih kuat digunakan. Dalam prosesnya, metode pernis VPI (Vacuum Pressure Impregnation) diadopsi, yang sangat meningkatkan kemampuan stator mesin traksi untuk menahan dampak tegangan dan memperpanjang masa pakai mesin traksi.

Kebanyakan elevator kereta bawah tanah digunakan dalam aplikasi tanpa ruang mesin. Model utama motor Nidec KDS yang diterapkan dalam proyek kereta bawah tanah ditunjukkan pada Gambar 10. Dalam desain, kami mencoba sebaik mungkin untuk mengadopsi desain terintegrasi, desain bebas perawatan, dan desain visual bagian yang rentan. Misalnya, kabel plug-in, desain komponen berputar yang bebas perawatan, desain komponen kelistrikan dengan perlindungan tinggi, dan tampilan visual keausan bantalan gesekan rem. Desain ini memperpanjang masa pakai komponen mesin traksi dan interval antar penggantian, mengurangi kesulitan perawatan, dan membuat mesin traksi bekerja lebih lancar, senyap, dan tahan lama. Integrasi berbagai teknologi menciptakan produk berkualitas tinggi dan menghemat biaya pemeliharaan pelanggan.

Gambar 10 Model Utama Motor Nidec KDS yang Diterapkan di Proyek Kereta Bawah Tanah

04 Pandangan Masa Depan

Transportasi kereta api perkotaan di dunia terus berkembang. Diperkirakan pada tahun 2024, jarak tempuh pengoperasian angkutan kereta api perkotaan dunia akan melebihi 44.500 km, dan prospek pengembangan industri angkutan kereta api di masa depan sangat luas. Di era kemajuan teknologi yang pesat, persyaratan teknis dan kualitas motor elevator akan semakin tinggi, sehingga memerlukan adaptasi terhadap beragam perbedaan budaya dan geografis regional di seluruh dunia.

Dengan produk berkualitas tinggi, solusi profesional, dan tim layanan terbaik, Nidec KDS telah terlibat secara mendalam dalam proyek infrastruktur perkotaan penting seperti kereta bawah tanah selama lebih dari satu dekade. Hal ini telah membantu pelanggan global memenangkan banyak proyek besar pemerintah, memberikan pengalaman berkendara yang nyaman dan aman bagi penumpang, serta membantu pelanggan membangun reputasi yang dapat dipercaya dan baik.

Di masa depan, Nidec KDS akan berpegang pada filosofi bisnis "Kualitas Pertama, Kesuksesan Pelanggan", fokus pada pelanggan, dan dengan desain yang solid dan kemampuan manufaktur serta layanan berkualitas tinggi yang melebihi harapan pelanggan, bekerja sama dengan pelanggan untuk menciptakan solusi elevator yang lebih banyak dan lebih baik.