Lichte, onbemande metrovoertuigen: de toekomst!

Auteur: Wim Platschorre

Geplaatst op: 09 februari 2015

Tags: omzetters, metrosystemen, veiligheid

Wim Platschorre

Wim Platschorre

Strukton Rolling Stock

Bij Strukton Rolling Stock ontwikkel ik aandrijvingen van onbemande metrovoertuigen. Nu voor een compleet nieuw metrovoertuig.

Je kent ze misschien wel van internationale vliegvelden: compacte en lichte metrovoertuigen. Ze stoppen voor het perron, de deuren schuiven open, maar een bestuurder is in geen velden of wegen te bekennen. Dat klopt ook, want zulke systemen zijn onbemand.

Bij Strukton Rolling Stock houden we ons de laatste jaren bezig met zulke automatische metrosystemen. Begin 2014 hebben we een heel aantrekkelijke opdracht gekregen. We mogen de aandrijving ontwikkelen van een compleet nieuw metrovoertuig. Dit wordt de opvolger van de Val, een serie lichte, onbemande metrovoertuigen, waarvan we in Toulouse en Chicago al refurbishments gedaan hebben.

Detail module tractiesysteem onbemande metroDetail van het huidige prototype voor de omzetter


Voor ons een leuke trigger, want de eisen zijn hoog. De opdrachtgever wil graag een compactere en stillere motor in de rijtuigen, maar wel met minstens evenveel vermogen. Mechanische ventilatie vraagt veel extra onderhoud, dus wil de opdrachtgever liefst rijwindkoeling. 

Sleutelen aan het prototypeSleutelen aan het prototype


De metro wordt aangedreven door permanent magneetmotoren. Wij ontwerpen de omzetter die, door met een bepaald patroon snel tussen plus en min te schakelen, vanuit 750V gelijkspanning de wisselspanning voor de motoren maakt.

Bekijk hieronder wat Wim zelf vertelt over dit project en over omzetters:

d2dD5kJt5BY

 

Koelen door rijwind

Dat snelle schakelen tussen de plus en min doen we met grote halfgeleiders (een soort transistoren) die op een koelblok geschroefd zitten. Dat koelblok wordt door de rijwind gekoeld. Bij al dat schakelen komt namelijk veel energie vrij in de vorm van warmte, terwijl de halfgeleiders intern maar maximaal 125 graden mogen worden. Dat is al lekker warm natuurlijk!

Koelen met alleen rijwind is moeilijk bij een schakelfrequentie van enkele duizenden Hertz. Dus verzinnen we een list om die vrijkomende warmte sterk te reduceren. We hebben daarom hulpcircuitjes ontworpen om verliesarm te kunnen schakelen (soft switching). Chipfabrikanten zijn wel bezig met het ontwikkelen van halfgeleiders van andere materialen, om deze schakelverliezen te beperken. Maar die zijn nog niet geschikt voor dit type operatie.

Bekijk hieronder meer uitleg van Wim en een uitgebreide rondleiding langs een omzetter:

__hASvwYZG8

   

Hoge veiligheidseisen

In automatisch bestuurde metrorijtuigen moeten de passagiers zich natuurlijk net zo veilig voelen als in een trein met machinist. Dat vraagt extra aandacht voor veiligheid. Die begint al in de ontwerpfase: iedere tekening, iedere berekening moet terug te vinden zijn. Iedere stap in het ontwerp- en productieproces wordt verantwoord. Dat is allemaal nodig om aan de IRIS-certificatie te voldoen. Zo gaan de veiligheidseisen aan ontwerp en productie van rollend materieel steeds meer lijken op de eisen in vliegtuigbouw en ruimtevaartontwerp.

Eerste stap naar prototype

Op dit moment hebben we de theoretische fase van rekenen en simuleren bijna afgerond. Nu staan we op het punt om een eerste model te bouwen en te testen. Voorjaar 2016 komen we met een werkend prototype. Daarna kunnen de serieleveringen beginnen. Dat lijkt nu ver weg maar er moet dan wel een totaal uitgewerkt concept achter staan.