Die Zukunft des integrierten Verkehrs im digitalen Zeitalter

Der Transport wird sich von einem Wartesystem zu einem System entwickeln, bei dem On-Demand allgegenwärtig wird.

Von Lars Hesselgren, Doguscan Aladag und Rupert Cruise

Dieses Papier wurde präsentiert bei  Berlin 2018, International Congress on Vertical Transportation Technologies, und erstmals im IAEE-Buch veröffentlicht Aufzugstechnik 22, herausgegeben von A. Lustig. Es handelt sich um einen Nachdruck mit Genehmigung der International Association of Elevator Engineers  (www.elevcon.com).

Das Aufkommen digital gesteuerter Verkehrssysteme wird eine Revolution in unserem Leben in Städten einleiten. Ultrahochhäuser werden weitaus höhere Anforderungen an intelligente vertikale Transportsysteme stellen und mehr Möglichkeiten für vertikales Wohnen bieten. Das SkyPod-System von PLP Architecture veranschaulicht, was erreicht werden kann, und weist auf die vollständige Integration aller städtischen Verkehrssysteme wie CarTube und UrbanPod von PLP hin. Seit der Präsentation auf der Elevcon 2014 in Paris wurde das SkyPod-System weiterentwickelt und präsentiert einen radikalen Blick in die Zukunft des vertikalen Transports. Die Entwicklung umfasst einen Vorschlag für ein Linearmotorsystem und beschreibt die dem System auferlegten geometrischen und topologischen Randbedingungen. Digitale Tools (Buchungssysteme und Big-Data-Analyse) stellen sicher, dass das System bedarfsgerecht ist und keine Wartezeiten auf Passagiere impliziert.

Zukünftiges 3D-Design von Städten

Mit zunehmender Urbanisierung ist es wahrscheinlich, dass Städte weiterhin vertikal wachsen werden. Die heutige Aufzugstechnik bestimmt weitgehend die Form hoher Gebäude.

Die zunehmende Digitalisierung und das Aufkommen von Künstlicher Intelligenz (KI) und Robotik werden dafür sorgen, dass der Verkehr viel stärker integriert wird und auf „On-Demand“- und „Point-to-Point“-Modellen basiert. Verkehrsmodelle, die auf „Bahnhöfen“ und „Lobbys“ basieren, werden zunehmend durch Systeme ersetzt, die Verkehrsträgerwechsel weitestgehend vermeiden. Der Transport wird einfach zu einer Dienstleistung; Dies ist bereits das Modell, das rund um autonome Autos entwickelt wird.

Höhere Gebäude stellen auch grundlegende Designherausforderungen. Ultrahohe Gebäude (ab 1 km) werden zwangsläufig recht große Grundrisse haben, und es werden neue grundlegende Ideen für die Form von Gebäuden entstehen. Eine neue Herangehensweise an die Gebäudeform, die den Transport ins Zentrum des Hochhausdesigns rückt, wird den potenziellen Herausforderungen besser begegnen. SkyPod II schlägt eine neue Entwurfsmethodik vor, wie eine verkehrsgetriebene, topologisch durchgängige Gebäudehülle erzeugt werden kann, bei der der vertikale/horizontale Transport auf der Gebäudehülle erfolgen kann.

Die mobilitätsorientierte Gebäudeform

Parametrisch Modell für topologisch durchgehende Gebäudehülle

Da die Form eines hohen Gebäudes weitgehend durch seinen Kern eingeschränkt wird, kann ein Überdenken der Natur des vertikalen Transports in einem hohen Gebäude auch zur Erforschung neuer Formen und neuer Typologien führen. SkyPod II stellt den vertikalen Transport und seine räumliche und betriebliche Effizienz in den Mittelpunkt und schlägt eine neue Art der Gestaltung von Gebäudeformen vor. Es deutet darauf hin, dass die Hochhausform als Netzwerk mit einer durchgehenden Topologie fungiert, auf der die Gebäudehülle für den vertikalen/horizontalen Transport verwendet werden kann (Abbildung 1). Mit anderen Worten, Mobilität wird zum Hauptfaktor für die Form des Hochhauses. Um eine Entwurfsmethodik für diese neue vorgeschlagene Typologie zu entwickeln, wird eine parametrische und mehrstufige Strategie vorgeschlagen und unter Verwendung eines algorithmischen Modellierungseditors entwickelt, der in die 3D-Modellierungssoftware McNeel, Rhinoceros eingebettet ist. ^[6].

Der erste Schritt (Abbildung 2) für das Formular besteht darin, die Positionen und Anzahl der Hauptlinien / vertikalen Achsen festzulegen, die immer oben verbunden sind. Diese bilden die Hauptsäulen der Netzwerktopologie und können unterschiedliche Verwendungen für die Teile des Hochhauses vorschlagen (zB Hotel, Büro, Einrichtungen usw.). Der zweite Schritt (Abbildung 2) besteht darin, dass auf diesen Hauptlinien eine bestimmte Anzahl von Punkten (Knoten) und die Verbindungsbeziehung zwischen diesen Punkten vom Konstrukteur bestimmt werden. Die Position/Anzahl der Knoten kann einen Hinweis darauf geben, wo und wie sehr der Designer die Hauptlinien in Kontakt miteinander haben möchte. Am Ende dieses Schrittes wird eine 3D-Netzwerktopologie gebildet. Der dritte Schritt (Abbildung 2) besteht darin, aus diesem Liniennetz ein kontinuierliches, hochauflösendes Netz zu generieren, das uns die Basisgeometrie für die Gebäudehülle liefert. Die Knoten des Netzwerks werden als konvexe Hüllen gelöst und Hüllen werden mit polygonalen Streben zusammengefügt. In diesem Fall wird die Exoskelett[6]-Komponente verwendet, um die Netzoperation der konvexen Hülle in Grasshopper durchzuführen. Als vierter und letzter Schritt (Abbildung 2) wird das niedrigaufgelöste Netz aus dem Liniennetz unterteilt und geglättet, um die minimalen Anforderungen an die Oberflächenkrümmung zu erfüllen und eine topologische Kontinuität zu gewährleisten. In diesem Fall wird ein Add-On für den topologischen Netzeditor für Grasshopper verwendet, um Netzunterteilungs- und Glättungsoperationen durchzuführen.^[13]. Der zugrunde liegende Algorithmus für die Netzunterteilung ist die Schleifenunterteilung^[9]. und der Laplace-Glättungsalgorithmus für die Netzglättung.^[7].

Nach der Etablierung einer neuen parametrischen Formerzeugungsmethodik kann der Designer leicht unterschiedliche Gebäudeformen erhalten, die von unterschiedlichen Netzwerktopologiepräferenzen gesteuert werden. In Abbildung 3 sind drei verschiedene topologisch kontinuierliche Netzhüllen gezeigt, die auf derselben Hauptlinienbedingung basieren, jedoch unterschiedliche Knotenpositionen und Konnektivitätsbeziehungen aufweisen, um zu demonstrieren, wie der parametrische Algorithmus unterschiedliche Formen ausgeben kann.

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Die Effizienz der Gleisanlage ist entscheidend für die Effizienz des gesamten Gebäudetransportsystems. Zur geometrischen Ermittlung der effizientesten Gleisführung wird ein zweistufiges Verfahren entwickelt, das alle Stockwerke des Gebäudes erschließt, aber auch beim Befahren der Gebäudehülle immer den kürzesten Weg nutzt. Der Prozess nimmt die zuvor erzeugte hochauflösende Mesh-Hüllkurve und die vom Designer bestimmten Netzwerkknoten als Eingaben und gibt ein Netzwerk mit der kürzesten Distanz aus, das alle auf den Flächen des Envelope-Mesh abgebildeten Netzwerkknoten verbindet. Der erste Schritt (Abbildung 4) besteht darin, die nächstgelegenen Punkte auf dem hochauflösenden Hüllkurvennetz zu allen Netzwerkknoten zu identifizieren. Der zweite Schritt besteht darin, jeden Knoten mit jedem anderen Knoten im Netzwerk auf der Maschentopologie als gerade Linien zu verbinden und die überlappenden Linien innerhalb des Netzwerks zu entfernen, um sich nicht wiederholende Verbindungslinien zwischen Netzwerkknoten zu erhalten. Anschließend werden eindeutige gerade Linien, die Knoten verbinden, auf dem Hüllgitter als verkürzte Distanzen mit der ShortestWalk-Komponente in Grasshopper abgebildet und regeneriert. Im zweiten Schritt (Bild 3) wird das erhaltene kürzeste Strecken-Kurvennetz nochmals entsprechend den Mindestkrümmungsanforderungen der Gleisgeometrie geglättet und an den Kreuzungen Weichen erzeugt.

Das resultierende Kurvennetz (Bild 4) liefert eine geometrische Grundlage für die Mittellinie der recht komplexen Gleisgeometrie. Die Netzflächennormale an dem Punkt, der einem Spurmittelpunktskurvenpunkt am nächsten liegt, würde die Spurnormalenebene an diesem Spurmittelpunktskurvenpunkt ergeben.

Insgesamt skizziert der entwickelte parametrische Algorithmus einen nahtlosen Prozess der Ableitung einer topologisch kontinuierlichen Netzgeometrie basierend auf Designer-Eingabedaten, zusammen mit einem auf dem Netz zwischen bestimmten Netzknoten abgebildeten Streckennetz mit kürzestem Weg (Abbildung 4).

SkyPod II-Design

Heutzutage ist die Standardannahme bei der Konstruktion von Hochhäusern, dass ein zentraler Aufzugsschacht sowohl den vertikalen Transport als auch eine zentral angeordnete primäre Tragstruktur bietet. Die Kapazität des normalen Aufzugssystems wird durch die Topologie des Systems begrenzt: Jeder Schacht enthält eine (manchmal zweistöckige) Kabine. Je höher die Anlage, desto leerer der Aufzugsschacht.

Die erste Annahme, die der SkyPod II in Frage stellt, ist, dass der Schaft unidirektional ist. Diese Topologie wurde von allen Verkehrssystemen außer Aufzügen aufgegeben: Straßen, Eisenbahnen und alle Varianten davon verwenden Einbahnstraßen, um die Kapazität zu erhöhen. Für einige Aufzugsanlagen werden derzeit derartige Gleise in Erwägung gezogen. Der SkyPod verwendet ein Einbahnstraßensystem, und diese Topologie stellt sicher, dass je länger die Strecke ist, desto mehr Fahrzeuge können sie nutzen. Das System basiert auf einem Schienensystem, das standardisiert ist, um eine Reihe von Pods aufzunehmen. Dies ist wie bei anderen Verkehrssystemen wie Schiene und Straße.

Das Schienensystem enthält den Antriebsmechanismus, der ein lineares magnetisches System ist. Das aktive Magnetsystem ist in die Schiene integriert; die feststehenden Magnete sind Teil des Transportdrehgestells. Im Gegensatz zu Bahngleisen und Straßen ist die SkyPod II-Schiene so konzipiert, dass sie in 3D völlig vielseitig ist. Die Schiene kann jede beliebige Ausrichtung von vertikal bis horizontal annehmen und ermöglicht vor allem einen Ebenenwechsel. Es ist vollständig geschaltet, so dass jede komplexe Topologie realisiert werden kann. Damit ein solches System funktioniert, muss es innerhalb der Transportkapsel zwei Freiheitsgrade haben. Systeme mit einem Freiheitsgrad sind üblich, wie beispielsweise die Pods des London Millennium Wheel. Systeme mit zwei Freiheitsgraden sind im Allgemeinen hängende Systeme, wie beispielsweise Skilifte. Der Systemansatz des SkyPod II besteht darin, dass ein stabiles System – wie ein Aufzug – aus Komfortgesichtspunkten weit vorzuziehen ist und daher als Konstruktionsprinzip verwendet wird.

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Die Maßbeschränkungen für jedes Schienensystem sind entscheidend. Die beiden kritischen Abmessungen für die Spur sind Spurbreite und Krümmung. Die Spurbreite wird durch die Pod-Konfiguration bestimmt. Um maximale Flexibilität zu gewährleisten, ist es von entscheidender Bedeutung, dass eine Hecktür für jede Pod-Konfiguration verwendet werden kann, wenn sich die Schiene in einer vertikalen Konfiguration befindet. Da die Ausrichtung der Schiene auf einer vertikalen Trajektorie auf einem beliebigen Vektor erfolgen kann, wird die kritische Dimension durch den Kreis bestimmt, der eine Standardtür umschreibt. Für das aktuelle Design ist diese Abmessung ein 1 m breites mal 2 m hohes Rechteck, was einen Radius von 2.3 m ergibt. Die Gleiskrümmung in jeder Ebene bestimmt die Geometrie der am Drehgestell befestigten Festmagnete. Damit das System im realistischen Hochhausdesign nützlich ist, muss dieses relativ eng sein. Aus gestalterischen Gründen wurde dieser auf einen Mindestradius von 5 m festgelegt. Dieser Radius wiederum gekoppelt an die Toleranz von maximal 5 mm zwischen Festmagnet und Gleis ergibt die maximale Länge des Festmagneten auf 220 mm (Bild 5).

Für das typische Design bedeutet dies 200 mm lange Festmagnete, die von dreifachen Radsätzen in 240-mm-Mitten gehalten werden (Abbildung 6). Da diese Magnete physisch verbunden sind, verhalten sie sich normalerweise wie die bekannte Slinky-Form. Prototypische Anlenkungen sind derzeit ebenso in Planung wie die Gelenke für die Dreifach-Radsätze zum Drehgestell.

Dieser Radius bestimmt auch die allgemeine Anordnung der Schalter innerhalb des Systems. Das Design der Schalter enthält keine beweglichen Teile. Stattdessen lenkt das magnetische Flussmuster das Drehgestell in eine der beiden Spuren (Abbildung 7).

Die Schalter müssen nicht auf einer Ebene liegen; es genügt, dass alle Gleisteile auf einer gemeinsamen glatten Fläche mit einer Mindestkrümmung von 5 m liegen. Die Spur kann auch spiralförmig sein, was einen Ebenenwechsel ermöglicht, der auf natürliche Weise eine Torsion induziert (Abbildung 8).

Der Gleisabschnitt wird derzeit als Kreis angenommen, so dass sich die Dreiradanordnung bei Torsion der Gleisgeometrie um das Gleis drehen kann (Bild 9). Der Durchmesser ist auf 300 mm eingestellt, um eine ausreichende Oberfläche für die magnetische Schnittstelle bereitzustellen. (Siehe Abschnitt Aufbau Linearmotor.) Da ein Spurabstand von 2.9 m erforderlich ist, beträgt der Achsabstand 3.2 m.

Die kreisförmige Schiene benötigt ein Stützsystem wie das typische Beispiel in Abbildung 10. Dieses Fachwerk würde den Einstieg von hinten ermöglichen, wenn die Schiene vollständig vertikal wäre (Abbildung 11). Viele weitere Varianten sind möglich, auch die Befestigung des Gleises an angrenzenden Bauwerken, wie es bei Bauwerken häufig der Fall ist.

Schote System

Pods gibt es in verschiedenen Größen. Die Tragfähigkeit des Linearmotors liegt in der Größenordnung von 4.8 mT. Wir zeigen den größten Pod (den MaxiPod), der ein Auto anheben kann. Die beiden Freiheitsgrade werden durch eine starre Verbindung der drei Ringlagerkomponenten erreicht (Bild 12).

Die Pods werden an verschiedenen Haltestellen ankommen. An Stationen mit hoher Kapazität wird von beiden Seiten geladen. Diese Anordnung würde die Möglichkeit beinhalten, Fahrzeuge (UrbanPods) direkt in den MaxiPod zu laden (Abbildung 13).

SkyPod II Buchungs- und Flussoptimierungssystem

Die Rekonfiguration eines Aufzugssystems in ein topologisch reichhaltiges System, wie terrestrische Straßen und Eisenbahnsysteme, bedeutet, dass für diese Systeme entwickelte Techniken für das SkyPod II-System verfügbar sind.

In Zukunft wird sich der Transport von einem Warte-und-Fang-System zu einem System entwickeln, bei dem On-Demand allgegenwärtig wird. Diese Entwicklungen werden auch dazu führen, dass direkte Punkt-zu-Punkt-Systeme (wie Autos, Taxis und Mitfahrgelegenheiten) zur akzeptierten Norm werden.

Wir können daher erwarten, dass das SkyPod II-System Vorhersagen aus Big Data enthält, um Pod-Standorte und -Bewegungen zu optimieren. Moderne Aufzugssysteme tun dies in begrenztem Maße, sind aber nicht auf die Integration mit größeren Systemen ausgerichtet. Darüber hinaus werden Big Data personalisiert, sodass das System einzelne Bewegungen antizipiert. Ihr Mobiltelefon sagt einfach: „Die übliche Fahrt?“ und Sie werden mit „Ja“ antworten. So ist sichergestellt, dass ein SkyPod wartet, egal ob Sie zu Fuß, mit dem Fahrrad, mit öffentlichen Verkehrsmitteln oder letztendlich in einem UrbanPod ankommen, der Sie nahtlos in Ihre Etage in einem 1 km hohen Turm bringt.

Tatsächlich kennt die KI Sie besser, als Sie sich selbst kennen, und die SkyPod-Revolution wird nicht nur das architektonische Design, sondern auch die Art und Weise, wie wir an Transport denken, verändern – von einer schmerzhaften Erfahrung zu einer, die nur ein Service ist.

Linearmotoren

Eine kurze Geschichte der Linearmotoren

Wheatstone entwarf 1841 den ersten Linearmotor, nur 10 Jahre nach der Entdeckung der elektromagnetischen Induktion durch Michael Faraday.^[5]. Seitdem, bis in die 1960er Jahre, hat sich der Bereich der Linearmotoren im Vergleich zum Rotationsmotor relativ wenig entwickelt. Dies war hauptsächlich auf die Auffassung der Ingenieure zurückzuführen, dass Drehbewegungen der effizienteste Weg sind, um elektrische Energie in mechanische Energie oder umgekehrt umzuwandeln.^[8]. Mit den Fortschritten in der Magnettechnologie in den 1990er Jahren gab es eine ständig wachsende Zahl von Anwendungen für Linearmotoren, von Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebetransporten[2] bis hin zu seillosen Minenaufzügen. ^[3].

Vor kurzem gab ein deutscher Magnethersteller einen bedeutenden Durchbruch bei magnetischen Materialien bekannt. ^[10]. Der Vacuumschmelze GmbH & Co. ist es gelungen, die magnetischen Eigenschaften von Samarium-Kobalt (SmCo)-Magneten um sagenhafte 34 % deutlich zu steigern. Dies erweist sich als „Gamechanger“ für Linearmotoren, da der Hauptvorteil darin besteht, dass SmCo-Magnete eine viel höhere Betriebstemperatur von 350 °C haben, während Neodym-Eisen-Bor-Magnete, die typischerweise in Linear-Synchronmotor-(LSM)-Designs verwendet werden, eine viel niedrigere Betriebstemperatur von 120°C.

Vorteile of Linearmotor Antrieb

Ein wesentlicher Vorteil des Einsatzes von Linearmotoren ist ihre Robustheit und Zuverlässigkeit. Linearmotoren sind heute eine etablierte Technologie und arbeiten seit 20-30 Jahren unter teilweise sehr rauen Bedingungen mit sehr geringem Wartungsaufwand. In einer Anwendung sind sie seit 17 Jahren extremen Witterungsbedingungen ausgesetzt und funktionieren immer noch normal. Bei einer anderen Anwendung (einem Fahrgeschäft in einem Vergnügungspark) werden die Linearmotoren vollständig unter Wasser getaucht. Da Schub elektromagnetisch erzeugt wird, gibt es auch keine Kraftübertragung über eine mechanische Schnittstelle. Daraus resultieren weniger Verschleiß, keine Traktionsprobleme und geringere mechanische Verluste, da die Führungsbahn geschmiert werden kann. Da keine mechanische Traktion erforderlich ist, sind der erreichbaren Steigung keine Grenzen gesetzt.

Darüber hinaus ermöglicht die Linearmotortechnologie Verbesserungen der Effizienz und Redundanz auf Systemebene. Dazu trägt bei, dass die Bewegung jedes Pods individuell gesteuert werden kann. Außerdem erleichtert ein modulares Design der Spur- und Antriebsanordnung des Linearmotors den Austausch einer fehlerhaften Einheit, und bei entsprechender Auslegung könnte das System auch bei Ausfall eines einzelnen Abschnitts weiterbetrieben werden.

Linearmotor-Design

Das Hauptziel der Motorkonstruktion besteht darin, die Schubkraft zu maximieren und gleichzeitig die Größe des Linearmotors zu minimieren. Die grundlegende allgemeine Motorkonstruktionsgleichung lautet:

F = BQA (Gleichung 1)

woher F ist die erzeugte Kraft, B ist die magnetische Belastung, Q die spezifische elektrische Belastung ist und A ist die Luftspaltfläche.

Da die Schubkraft direkt proportional zur Luftspaltfläche ist, ist es zur Verdoppelung der Kraft entweder notwendig, die Breite der Statorwicklungen und der Magnetplatte zu verdoppeln oder die Länge der Magnetplatte zu verdoppeln.

Je kleiner der Luftspalt zwischen Magnetplatte und Stator ist, desto größer ist die magnetische Belastung (und damit die Schubkraft), die pro Luftspaltfläche erreicht werden kann. Die Luftspaltgröße wird jedoch letztendlich durch mechanische Erwägungen eingeschränkt.

Je höher der Strom in den Wicklungen ist, desto höher ist die spezifische elektrische Belastung und damit die erzeugte Kraft. Dies wird durch thermische Erwägungen begrenzt. Eine höhere elektrische Belastung kann also nur mit verbesserter Kühlung oder geringerer Einschaltdauer erreicht werden.

Neben der Schubkraft treten zwischen Magnetplatte und Stator auch Normal- und Stabilisierungskräfte auf. Die Normalkraft ist die Kraft, die dadurch entsteht, dass die Permanentmagnete vom Statorkern angezogen werden. Sie kann eine Größenordnung größer sein als die Schubkraft und hat direkten Einfluss auf die Auslegung der mechanischen Führung. Die Stabilisierungskraft ist die Kraft, die versucht, den Stator und die Magnetplatte ausgerichtet zu halten.

Bei einem LSM ist diese Kraftkomponente jedoch im Vergleich zu den Schub- und Normalkräften vernachlässigbar. Bei der Verwendung eines Führungssystems ist die Stabilisierungskraft also keine wesentliche Konstruktionsüberlegung.

Motor Konfigurationen

Es gibt drei Haupttypen von Linearmotorkonfigurationen, nämlich:

• Einseitig: Diese besteht aus einem Abschnitt Statorwicklungen und einer Magnetplatte.
• Beidseitig: Dieser besteht in der Regel aus zwei Abschnitten von Statorwicklungen, die auf beiden Seiten der Magnetplatte positioniert sind.
• Röhrenförmig: Ein rohrförmiger Linearmotor wird durch Rollen eines flachen Linearmotors um die Längsachse gebildet. Im Allgemeinen umschließen die Statorwicklungen die Magnete vollständig und die Magnetplatte ist zylindrisch.

Das rohrförmige Design hat Vorteile gegenüber ein- und doppelseitigen LSMs:

• Es weist aufgrund seiner zylindrischen Topologie hohe Kraftdichten auf.^[12]. Aufgrund der Geometrie der Rohrtopologie wird der magnetische Fluss in Richtung Motormitte konzentriert.
• Die Spulen sind zudem komplett zylindrisch, sodass kein Überhang entsteht. Dies gewährleistet eine optimale Nutzung des Kupfers und der gespeicherten Energie.[4] Beachten Sie, dass die Wicklungsüberhänge die Gesamtkosten von Linearmotoren mit langen Primärwicklungsbahnen erheblich erhöhen.

Erstes Design des Linear-/Rohrmotors für das SkyPod II-System

Für SkyPod II wird ein modifiziertes röhrenförmiges LSM vorgeschlagen. Es handelt sich um einen rohrförmigen Linearmotor mit einem Spalt entlang der Länge des Linearmotors, um Zugang zu den Statorwicklungen zu ermöglichen (Abbildung 6). Durch diese Modifikation ist dieser Linearmotortyp in seiner Länge nicht eingeschränkt und gilt als ideales Modell für Linearmotoranwendungen mit langen Verfahrwegen, wie z. B. Aufzüge.

Das vorgeschlagene modifizierte Rohrmotordesign ist ein einzigartiger Linearmotortyp und in seiner Konstruktion und Konstruktion originell. Es unterscheidet sich von früheren modifizierten Rohrkonstruktionen^[11]. , dass die Magnete die Primärwicklungen teilweise umgeben.

Eine schnelle Machbarkeitsprüfung mit einigen groben Berechnungen anhand der Dimensionierung des Systems und einer Analyse der Spitzenleistungseigenschaften verschiedener Linearmotoren zeigt, dass die vorgeschlagene modifizierte Rohrkonstruktion eine kontinuierliche Nennschubkraft von 60 kN erzeugt. Der Dauernennschub kann kurzzeitig um 150 % gesteigert werden. Daher ist der modifizierte Rohrmotor in der Lage, die vorgeschlagene Last von 4.8 mT anzuheben und zu beschleunigen.

Überlegungen zur Steuerung auf hoher Ebene

LSMs werden von denselben leistungselektronischen Motorantrieben angetrieben und gesteuert, die für Rotationsmotoren verwendet werden. Daher verwendet die vorgeschlagene Rohrmotorkonstruktion standardmäßige Standardhardwarekomponenten, die von einer breiten Palette von Motorantriebsherstellern erhältlich sind. Proprietäre Linearmotor-Steuerungsalgorithmen und Statorabschnitt-Schaltstrategien ermöglichen diesen Motorantrieben, die für Rotationsmotoren gedacht sind, die modifizierten röhrenförmigen Synchronmotoren mit einer zusätzlichen Halbleiterschaltschicht, die zwischen den röhrenförmigen Motorabschnitten und den Motorantrieben verwendet wird, effizient und genau anzutreiben.

Ein nützliches Merkmal dieses Permanentmagnet-Rohrmotors ist, dass er von Natur aus eine passive ausfallsichere Bremsung aufweist.[1] Somit würde im Falle eines Stromausfalls oder eines Fehlerzustands die Geschwindigkeit der Pods auf eine langsame Endgeschwindigkeit begrenzt. Dies wird erreicht, indem normalerweise geschlossene Relais verwendet werden, um die Statorwicklungen kurzzuschließen, wenn sie nicht erregt sind. Wenn die Magnetplatten an sich bewegenden Gondeln mit Statorabschnitten mit kurzgeschlossenen Wicklungen interagieren, werden Ströme in den Wicklungen induziert, die wiederum ein Magnetfeld erzeugen, das der Bewegung entgegenwirkt.

Referenzen
[1] Bodika, N. (2005)Modellierung eines Permanentmagnet-Linearsynchronmotors unter regenerativer Bremsung. MSc(Eng) Thesis, University of the Witwatersrand, Johannesburg.
[2] Central Japan Railway Co. MLX01 Maglev eXperimental 01 Japan (1998).
[3] Kreuzfahrt, RJ; Gore, V.; und Landy, CF „Economic Considerations of Linear Synchronous Motors in the South African Mining Industry“, The Second International Symposium on Linear Drives for Industry Applications, p. AP-20:86-89, Tokio, Japan, April 1998. Das Institute of Electrical Engineers of Japan.
[4] Copley Motion Systems (2003) (www.copleycontrols.com/motion/technology/motor, abgerufen im Juli 2003).
[5] Gieras, JF Lineare Induktionsantriebe. Oxford University Press Inc., New York, ISBN: 0198593813 (1994).
[6] Grasshopper (2018) (www.grasshopper3d.com/group/exoskeleton, abgerufen am 13. Februar 2018).
[7] Herrmann, LR, „Laplace-Isoparametric Grid Generation Scheme“, Journal of the Engineering Mechanics Division, 102 (5): p. 749-756 (1976).
[8] Laithwaite, E.R. “Linear Electric Machines - A Personal View.” Proceedings of the IEEE, Vol. 62, No. 2, p. 250–290 (February 1975).
[9] Loop, C. Smooth Subdivision Surfaces Based on Triangles, MS Mathematics Thesis, University of Utah (1987).
[10] Vacuumschmelze GmbH & Co. Verbesserte Sm2Co17-Legierung für fortschrittliche Hochleistungsmaschinen. Hanau, Deutschland (Oktober 2017).
[11] van Zyl, AW Design, Konstruktion und Bewertung eines modifizierten röhrenförmigen Synchronmotors. Johannesburg, Südafrika (März 2006).
[12] Wang, J.; Juwel, GW; und Howe, DA „Allgemeiner Rahmen für die Analyse und Konstruktion von rohrförmigen linearen Permanentmagnetmaschinen“. IEEE Transactions on Magnetics, vol. 35 Ausgabe 3, s. 1986–2000 (Mai 1999).
[13] Webervogel. (www.giuliopiacentino.com/weaverbird, abgerufen am 13. Februar 2018).