西门子6ES7540-1AD00-0AA0

发布时间:2018-05-09
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迄今为止,飞机在跑道与航站楼之间滑行一直需依靠其自身发动机。但现在,归功于西门子提供的动力总成,一辆在飞机驾驶舱内进行控制的全新柴电牵引车可以完成这项任务。这辆名为TaxiBot的牵引车可以节省燃油、延长维护周期、降低噪声。TaxiBots已经获得可用于空客320,很快它将能安全地拖行全球70%左右的客机。

目前,飞机凭借自身动力在跑道与航站楼之间滑行。然而,这非常不经济,飞机滑行可能会消耗多达1吨燃油——具体取决于飞机大小和滑行距离。用连接至飞机前轮的柴电牵引车将飞机拖至跑道,则可大大提高能效。这样一来,飞机在整个过程中无需启动发动机。

为此,自2011年起,西门子与以色列航空工业公司、汉莎工程公司和机场地勤设备企业法国TLD集团等一直在联合研发一个环保的滑行解决方案,于是有了现在的TaxiBot牵引车。西门子为TaxiBot牵引车提供动力系统,包括发电机、电机、变频器、电子元件和软件。

目前,TaxiBot已用于牵引窄体客机(单通道客机),如空客A320和波音737。

力大无穷的节油先锋

这些被称为滑行机器人或TaxiBot的牵引车是名副其实的大力士,其输出功率高达500千瓦左右(约合800马力)。TaxiBot可提供45000牛顿米扭矩,相当于约100辆中型汽车的和。去年,经欧洲航空安全局(EASA)和美国联邦航空管理局(FAA)TaxiBot可用于波音737飞机家族。经过全面测试之后,多家航空公司目前已使用这种飞机牵引车,譬如汉莎航空在法兰克福国际机场使用。汉莎航空称,仅在法兰克福机场,TaxiBot飞机牵引车就能每年为其节省约11000吨燃油。

现在,TaxiBot飞机牵引车已经获得可用于空客320家族。值得一提的是,得益于这个, TaxiBot将能安全地把全球70%左右的客机从航站楼拖至跑道,而不消耗任何航空燃油。当TaxiBot用于A320飞机时,必须在飞机驾驶舱内安装一个小开关,用于启动飞机的液压系统。这个系统通常由飞机发动机启动,但在TaxiBot工作期间飞机发动机必须关闭。不过,这个小开关的安装十分简便,可以在飞机常规检修时进行。

TaxiBot的4对车轮(窄体型号)或6对车轮(宽体型号)由电机驱动。

减少环境影响,延长维护周期

TaxiBot不仅能降低油耗和排放,而且可以减轻飞机发动机的压力,从而延长其维护周期。此外,牵引车产生的噪音仅为飞机滑行时产生噪音的三分。

出于安全原因,TaxiBot配备了冗余系统。西门子大型驱动应用事业部的Ulrich Sammet解释道:“两台斯堪尼亚柴油发动机分别驱动一台发电机进行发电,为8台驱动电机供电。适用于单通道飞机的窄体型号TaxiBot共有4个车轮模块,每个模块配有两台电机。如果发生故障,我们可以通过一个直流接线盒切断中间电路,关闭系统的故障侧。这种冗余设计确保哪怕出现故障,TaxiBot亦可继续移动而不会阻塞滑行道。”Ulrich Sammet与一支团队共同研发出TaxiBot牵引车的柴电动力系统。

宽体型号的每一个车轮都配备有驱动电机。

下一步:适用于宽体机的牵引车

这支团队目前正在研发适用于诸如空客A380和波音747等宽体机的TaxiBot解决方案。宽体型号将配备6对而不是4对车轮,输出功率达1000千瓦,可过1350马力,扭矩比300多辆中型汽车的和还高。这些TaxiBot用于拖行重达600吨的喷气式宽体客机,每次牵引多可以节省1吨燃油。不同于小一些的窄体型号,宽体型号TaxiBot的驱动系统甚至可以在发生故障时拆分为三个部分进行工作。Sammet表示:“这确保三分之二的驱动系统仍可正常工作。当发生诸如短路等故障时,西门子开发的电子系统将自动切断三分的驱动系统。”这个系统使用永磁电机,与常规异步电机相比,其运行效率更高。不仅如此,电机被完全集成到车轮模块中。另一个新特性是TaxiBot可以单独控制每个车轮的电机。这个优点在TaxiBot牵引车原地转弯或缓慢行驶时显现了出来,因为在飞机的巨大负荷下,转动车轮需要很大的力量。为做到这一点,宽体型号TaxiBot可以分别向一组车轮中的两个车轮施加不同强度的力,或者在相反的方向上驱动这两个车轮。

在窄体型号和宽体型号TaxiBot开发过程中需要考虑一个重要因素,即按照法律要求,飞行员应保持对飞机——从而对TaxiBot——的控制权。这很有必要,因为任何疏忽导致的牵引车移动都会对飞机前轮造成巨大压力。改为使用新的滑行方法并不困难。参与测试的飞行员证实,在控制滑行操作时,TaxiBot同飞机自身的发动机一样好用。好处还不止于此。有了TaxiBot,当地面湿滑或积雪时,飞行员能够更好地掌控飞机。

汽车以及相关基础设施正在形成能交易能源和生成信息的生态系统。这为全新的市场参与者以及西门子这样的老牌企业打开了机会之门。

特斯拉作为汽车行业的耀眼明星闻名全球。2016年,Elon Musk领导的这家公司售出了大约7.6万辆电动汽车。但是在电动汽车销售领域还有一家公司比特斯拉更:的汽车厂商比亚迪。它在2016年销售了10.2万辆电动汽车。

如今,的电动汽车生产厂商过美国的生产厂商已不再是什么令人吃惊的事情。据国际能源署(IEA)称,2016年上路的电动汽车过65万辆。美国(56万辆)、日本(15.1万辆)和挪威(13.3万辆)紧随之后。德国以72730辆电动汽车仅排在第八位。

关键问题是:这些汽车产生的数据如何转换成产品和服务?

四大趋势

并不是汽车行业经历巨变的。电动汽车的兴起以及其他的一些演变正在改变传统的汽车制造业。“电气驱动系统、互联互通、自动驾驶和共享汽车——其中的任何一个趋势都有潜力给汽车行业带来翻天覆地的变化。”戴姆勒公司执行官迪特·蔡澈在2016年9月巴黎车展梅赛德斯-奔驰发布会上这样说道。电动汽车上只有三分的零部件与传统汽车相同,这对于进入汽车行业的技术创新者而言是一个优势。

Elon Musk领导的特斯拉已经成为全球汽车界的明星。

关键问题是:这些汽车产生的数据如何转换成产品和服务?“实际变革取决于在这四大趋势之间创造巧妙的联系。”蔡澈补充道。创造联系的创意包括从预测性维护到基于驾驶行为的保险(UBI)——这些都远远越了汽车本身。麦肯锡(McKinsey)咨询公司发布的《汽车数据商业化》研究报告指出,精通技术的组织,比如大型汽车生产厂商、初创企业、替代交通服务提供商、数据管理服务公司、保险公司、应急服务提供商和基础设施运营商,都是基于汽车数据开发全新业务模式的重要参与者。

不断演进的基础设施

因此,我们不仅将见证汽车的巨大变化,还能见证相关基础设施的巨大变化。比如,西门子快速充电站近在汉堡首次亮相,可对来自不同制造商的电动巴士充电数次。装有受电弓的电动混合动力卡车首次行驶在瑞典的电气化公路上,西门子为该公路安装了高架接触网。此外,西门子运营着全球大的云端交通控制中心。这种中心使地方当局无需花费高昂的投资就可建设智能交通管理系统。这些例子表明在货运、本地和长途运输以及公路和铁路交通等领域,交通系统正在以越从内燃机到电动汽车这种变化的方式不断演进。

为了实现交通系统排放平衡,我们必须大幅增加电动汽车数量,并且这些电动汽车只能使用来自可再生能源的电力。我们面临的挑战是,对这些资源的需求将急剧增加,远远过迄今为止的计划。为确保未来的道路交通畅通无阻,我们需要可以将交通领域与能源领域紧密联系起来的解决方案。

正如当前关于柴油汽车讨论所表明的那样,内燃机必须尽快退役。要想提高交通的可持续性,世界各地的交通规划者必须关注电力推进技术。那么,是不是只要将内燃机换成电动机就可以实现交通低碳化呢?遗憾的是,事情并非那么简单。

30年后的发电量

一个主要障碍是用电需求快速增长。电动汽车仍然相对少见,哪怕在正在推进能源转型的德国。由德国墨卡托基金会和欧洲气候基金会资助的Agora交通转型 (Agora Verkehrswende)倡议发布的数据显示,德国整个交通行业年耗电量仅为-12太瓦时,仅占德国发电量的2%(2015年发电量:651太瓦时)。然而,预计到本世纪中叶当德国的私家车、货运车、铁路列车和飞机都低碳化后,德国交通行业的用电需求将达到每年900太瓦时左右。因此而来的挑战就是用电需求的激增将需要更大的发电量。不仅如此,这些电能必须有利于保护环境,因而几乎将全部来自可再生能源。

痴心妄想?

德国政府初曾追求的宏伟目标是从2008年到2050年,将耗电量减少25%。这相当于每年用电量约460太瓦时。另一个目标是到2050年将可再生能源发电量占发电量的比例提高至80%,同时降低耗电量。这意味着到2050年,可再生能源发电量为370太瓦时左右。任何额外用电需求必须借助其他可再生能源或者常规电厂来发电。

风电与太阳能发电困境

除此之外,供电企业必须随时提供充足电能并确保稳定电压。然而,它们只有在日照充足和风力强劲的时候才能做到这一点。但这样的情况并不常见。怎么办呢?首先,的蓄电装置可以确保哪怕太阳能发电系统和风电系统不能发电时,也可提供充足电能。西门子正在研发多种不同蓄能技术。如果可以将数量日增电动汽车里的电池巨大容量用于临时蓄电,则还可以降低电网负荷。这些电池可以存储过剩电能并在需要的时候释放这些电能。

所有这些项目的前提条件是,使用智能计算技术根据电网波动来动态调节电池充电。这将确保所有电池不会同时充电,并且好在发电量大幅增加时都进行充电。通过将电能馈送回电网,电池能够在用电高峰时段(如中午时分)和电能供应不足的时候起到稳定电网的作用。

然而,这样的解决方案只是步。因为交通行业和电力行业必须更加紧密地联系起来。只有这样才能解决大的挑战——发电容量问题。这意味着交通行业的用电需求必须与可再生能源发电容量扩张相互协调。只有当这一切成为现实的时候,一直以来表现的内燃机才能退役。

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