حلول شحن موزع البانتوغراف المقلوب 600 أمبير لمحطات الحافلات الكهربائية

حلول شحن موزع البانتوغراف المقلوب 600 أمبير لمحطات الحافلات الكهربائية

تُستخدم أجهزة تجميع التيار الكهربائي (البانتوغراف) بشكل شائع لشحن الحافلات الكهربائية عند الحاجة. ومع التطور المستمر لتكنولوجيا الشحن، ظهر جيل جديد من هذه الأجهزة لتلبية احتياجات الشحن السريع في المستودعات.

تستكشف هذه المقالة أولاً أجهزة تجميع التيار المستخدمة لشحن الحافلات الكهربائية، ثم تُعرّف بتطبيقاتها في الشحن السريع. وأخيراً، نقترح إمكانية استخدام أجهزة تجميع التيار كشواحن سريعة للحافلات الكهربائية في المستودعات.

البانتوغراف: يحتوي البانتوغراف على أذرع على شكل مقص تُستخدم لربط سقف الحافلة بعمود ثابت في محطة شحن البانتوغراف. يُستمد نظام البانتوغراف المستخدم في الحافلات الكهربائية من نظام القطارات الخفيفة أو الترام. عند وصول الحافلة الكهربائية إلى محطة شحن البانتوغراف، يمتد البانتوغراف تلقائيًا. وبمجرد ملامسته، تبدأ بطارية الحافلة الكهربائية بالشحن.

تُعدّ أجهزة الشحن ذات البوابات الكهربائية شواحن عالية السعة، تتراوح قدرتها عادةً بين 150 كيلوواط و550/650 كيلوواط. وتُستخدم غالبًا كوصلات مؤقتة لمحطات الشحن المخصصة على طول المسار لإعادة شحن طاقة الحافلة الكهربائية. ويُعرف هذا النوع من الشحن بالشحن الانتهازي.

تكوينات البانتوغراف

هناك نوعان من تكوينات شحن البانتوغراف: يمكن أن يرتفع البانتوغراف من سقف الحافلة (نوع البانتوغراف الرافع)، أو يمكن أن يمتد لأسفل من محطة الشحن للاتصال بالحافلة (نوع البانتوغراف المنخفض).

نظام خفض البانتوغراف
في نظام خفض البانتوغراف، ينزل البانتوغراف المقلوب من أعلى محطة الشحن ويتصل بمسار على سطح الحافلة، وبالتالي يتصل بالبطارية.

يستقبل جهاز تجميع التيار المكالمات الواردة من الحافلة لاسلكيًا، ويتصل بها، ويبدأ عملية الشحن.

نظام رفع البانتوغراف
في نظام رفع البانتوغراف، يُثبّت البانتوغراف على سطح الحافلة الكهربائية. وعندما تصل الحافلة إلى محطة الشحن، يرتفع البانتوغراف من السطح ويُنشئ اتصالاً كهربائياً مع موصل محطة الشحن.

من بين النظامين، يُعد نظام رفع البانتوغراف أسهل تقنيًا في التنفيذ. يتحكم السائق بهذا النوع من البانتوغراف من داخل الكابينة، بينما يتطلب نظام خفض البانتوغراف بنية تحتية لشبكة الواي فاي لتفعيل الاتصال.

قد لا يكون الشحن في الموقع كافيًا لتلبية الاحتياجات التشغيلية للخط، خاصةً لمسافات التشغيل الطويلة. عندئذٍ، تحتاج الحافلة الكهربائية إلى إعادة الشحن أو الشحن السريع. يمكن لأجهزة تجميع التيار الكهربائي (البانتوغراف) المثبتة على الخط أن تزيد من مدى الحافلة أثناء التشغيل. لذلك، بالإضافة إلى شحن الحافلات الكهربائية ليلًا في المستودع، يمكن للبانتوغراف وشاحنه عالي الجهد توفير الشحن السريع، مما يُمكّن الحافلات الكهربائية من العمل على خطوط أطول طوال اليوم. عادةً ما توجد أجهزة البانتوغراف في مواقف الحافلات أو المحطات أو المواقف الرئيسية على طول الخط.

طاقة شحن البانتوغراف
تتراوح قدرة شحن البانتوغرافات بين 150 و600 كيلوواط. قد يستغرق شحن الحافلة الكهربائية بالكامل من 5 إلى 20 دقيقة. أما الشحن السريع (الذي لا يشترط أن يكون شحنًا كاملًا) فقد يستغرق من 5 إلى 7 دقائق. يمكن الشحن أثناء توقف الحافلات في المحطات. ويمكن للركاب الصعود والنزول بشكل طبيعي أثناء الشحن.

البانتوغراف كجهاز شحن سريع
في بعض الدول المتقدمة، تُركّب أجهزة تجميع التيار الكهربائي (البانتوغراف) في محطات التوقف الرئيسية على طول المسار، بالإضافة إلى محطات الوصول النهائية. وتُشحن الحافلات الكهربائية شحناً سريعاً أثناء صعود الركاب ونزولهم في هذه المحطات. وقد أفادت التقارير أن محطة شحن سريع تعمل بالبانتوغراف بقدرة 600 كيلوواط في جنيف قادرة على إعادة شحن البطاريات بسرعة في غضون 15-20 ثانية.

محطات الشحن البطيئة والسريعة
تتطور تقنية الشحن في محطات الشحن باستمرار. في البداية، كانت محطات الشحن تستخدم شواحن التيار المتردد التي تعمل بالكهرباء، والتي كانت تستغرق من 6 إلى 8 ساعات لشحن الحافلة الكهربائية بالكامل. لم تكن طريقة "الشحن البطيء" هذه مثالية.

بالنسبة للشركات التي تمتلك أساطيل كبيرة من الحافلات الكهربائية، كان الطلب على الشحن مرتفعاً.

• في الحالات التي تكون فيها فترة الشحن المتاحة ليلاً أقصر بكثير من وقت شحن الشاحن المتردد.

تتطلب شواحن التيار المتردد وجود محولات كهربائية داخلية في الحافلات الكهربائية. تتميز هذه المحولات بسعة محدودة، ولذلك فهي عادةً ما تكون صغيرة الحجم، مما يؤدي إلى زيادة مدة الشحن.

بالنسبة لمحطات الشحن التي تنتقل من شواحن التيار المتردد البطيئة إلى الشواحن السريعة، فإن الخيار الأمثل هو اعتماد شواحن التيار المستمر السريعة القابلة للتوصيل. يقع محول شحن التيار المستمر على جهاز الشحن نفسه، وليس على ناقل التيار الكهربائي. لذلك، يمكن للمحولات الخارجية أن تتمتع بقدرة تحويل أكبر. هذا لا يزيد من سرعة الشحن فحسب، بل يقلل أيضًا من وقت الشحن.

عادةً، يستغرق شحن الحافلة باستخدام شاحن سريع يعمل بالتيار المستمر بقوة لا تزيد عن 100 كيلو وات حوالي أربع ساعات، وذلك حسب سعة البطارية.

 

يمكن تجهيز الحافلات الكهربائية بنظام شحن سريع بواسطة البانتوغراف لتمكين شحن البطارية في المحطات على طول الطريق وفي المستودعات، مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة التشغيلية وسرعة الدوران.

هناك طريقتان لتركيب نظام البانتوغراف: يمكن تركيب البانتوغراف على سطح الحافلة أو مباشرة على منصة الشحن (بانتوغراف مقلوب).

تحدد البنية التحتية القائمة عادةً نوع نظام الشحن بالبالون. فإذا كانت المدينة مزودة بالفعل بمحطات شحن علوية بالبالون، يلجأ المشغلون عادةً إلى حل معكوس، يتضمن تركيب قضبان الشحن على المركبات فقط.

محطة شحن البانتوغراف هي منشأة شحن على جانب الطريق تتميز بهيكل علوي. عند وصول الحافلة، تنزل نقاط التلامس الموجودة على الوحدة العلوية وتتصل بالسكك الحديدية الموجودة على السقف الأمامي للحافلة، مما يتيح الشحن السريع عالي الطاقة بالتيار المستمر.

تقدم مجموعة iEngineering حلول شحن التيار المستمر ذات المدى الموسع للحافلات الكهربائية. وتدمج سلسلة iPower الخاصة بنا وحدات محطات الشحن وأجهزة تجميع التيار في حل مدمج وفعال.

يدعم النظام ثلاث وحدات وظيفية: شحن الموصل، وشحن البانتوغراف، وتغذية الشبكة (تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد). وهو مناسب للغاية لمحطات الشحن السريع عند نقاط بداية ونهاية خطوط الطاقة، ويمكن تخصيصه بقدرة قصوى تصل إلى 400 كيلوواط.

• خفض البانتوغراف: نظرًا لوجود محرك تشغيل البانتوغراف على جانب الشاحن، وليس جانب ناقل البيانات، تُضاف عدة خطوات حيث يحتاج ناقل البيانات إلى إرسال إشارة إلى الشاحن لخفض البانتوغراف. يُنشئ ناقل البيانات اتصال واي فاي مع الشاحن (ويُفضل أن يكون اتصالًا آمنًا)، ثم يُرسل إشارة إلى الشاحن لخفض البانتوغراف. نظرًا لاحتمالية وجود عدة شواحن قريبة، يحتاج الشاحن إلى التأكد من أن ناقل البيانات الموجود أسفله هو الناقل الذي يطلب البانتوغراف (وليس ناقلًا مجاورًا)، وأنه في الوضع الصحيح. يتم ذلك باستخدام نظام تحديد المواقع بتقنية RFID مع إشارات على ناقل البيانات. بمجرد أن يؤكد الشاحن موقع ناقل البيانات وهويته، يمكنه خفض البانتوغراف. تُضيف مكونات الاتصال الإضافية هذه، سواءً عبر الواي فاي أو RFID، ووحدات التحكم المرتبطة بها، تعقيدًا كبيرًا. تُعد وحدة تحكم البانتوغراف الموجودة على جانب الشاحن مكونًا إضافيًا مقارنةً برفع البانتوغراف. نظرًا لاستخدامها فقط مع ناقلات البيانات، ستظل منتجًا متخصصًا محدود الإنتاج. سيؤدي ذلك إلى تقليل عدد مصنعي الشواحن القادرين على دعم خفض البانتوغراف، وزيادة تكلفة الإلكترونيات وتعقيدها.