Vehículo de modo dual - Dual-mode vehicle
- Véase también Cooperación híbrida global para la tecnología de vehículos híbridos de General Motors / DaimlerChrysler / BMW a menudo denominada "Modo dual"
Un vehículo de modo dual es un vehículo que puede circular sobre superficies de carreteras convencionales, una vía de ferrocarril o una vía dedicada conocida como " vía guía ". Los vehículos de modo dual comúnmente funcionan con energía eléctrica y también funcionan en modo dual para obtener energía, usando baterías para distancias cortas y bajas velocidades, y energía alimentada por orugas para distancias más largas y velocidades más altas. Los vehículos de modo dual se estudiaron originalmente como una forma de hacer que los autos eléctricos fueran adecuados para viajes entre ciudades sin la necesidad de un motor separado. Más recientemente, a partir de la década de 1990, han aparecido varios sistemas de tránsito masivo de tránsito de modo dual , sobre todo varios tranvías con neumáticos y autobuses guiados .
El problema
El automóvil moderno es una de las formas de tránsito más flexibles que se han inventado. Puede operar en casi cualquier clima, está disponible instantáneamente bajo demanda, transporta de cientos a miles de libras de carga y conduce directamente desde el origen al destino. El moderno motor de combustión interna es capaz de proporcionar energía con una eficiencia relativamente buena en una amplia gama de demandas de energía. El combustible es fácil de almacenar y transportar, es denso en energía y puede reabastecer un vehículo en momentos. Esta combinación de características significa que un automóvil se puede usar para viajar en cualquier tipo de distancia, desde viajes dentro de la ciudad a baja velocidad para ir de compras, hasta viajes entre ciudades a alta velocidad para visitar a parientes lejanos. Ninguna otra forma de tránsito ofrece la misma variedad de capacidades.
Dicho esto, existen numerosas razones por las que los automóviles no son tan eficientes como deberían. Los motores normalmente están dimensionados para proporcionar el rendimiento de aceleración o la capacidad de carga necesaria para las operaciones en una ciudad, que es demasiada potencia de la que se necesitaría para las operaciones en una autopista a altas velocidades. Las cargas de suspensión varían en relación con el cuadrado de la velocidad, por lo que los automóviles tienen sistemas capaces de manejar cargas a velocidades de autopista cuando un sistema mucho más liviano sería adecuado para la conducción en la ciudad. Los motores eléctricos ofrecen todas las ventajas de los motores, y más, pero su "combustible" (baterías) solo son aptos para un servicio corto y poco frecuente.
Si uno pudo diseñar automóviles para propósitos específicos, se pueden ajustar para una eficiencia mucho mayor. La gran mayoría de los viajes en automóvil son cortos y de baja velocidad; Los automóviles diseñados para esta función pueden ser mucho más eficientes que los vehículos generalistas que se utilizan generalmente. Sin embargo, la baja propiedad de vehículos para propósitos específicos, como las motocicletas , es una buena indicación del problema básico: la gente no quiere tener que comprar dos vehículos para satisfacer una sola necesidad: transporte. Esto ha limitado otras formas de tránsito a roles específicos: los aviones se utilizan para largas distancias, los trenes para el transporte y los viajes entre ciudades y los vehículos eléctricos para rutas conocidas donde se puede proporcionar energía en todo momento.
Solución de modo dual
Los vehículos de modo dual abordan el problema de proporcionar dos tipos diferentes de servicio en un solo vehículo: un vehículo de corta distancia de baja velocidad para viajes típicos y un vehículo de larga distancia de alta velocidad para viajes más largos. Lo hacen ajustando su rendimiento para la parte de corta distancia, el problema fácil, utilizando motores eléctricos para la tracción y baterías para la energía. El vehículo puede hacerse más eficiente porque solo funcionará a bajas velocidades; Las necesidades de protección contra choques se reducen y las cargas de suspensión son mucho menores. El resultado es un vehículo similar a los vehículos eléctricos de vecindario que aparecieron en la década de 2000.
Para distancias más largas, se utilizan rutas personalizadas. Para vehículos similares a automóviles, estos generalmente se ven como carreteras de concreto en forma de U. Estas rutas, o "guías", también suministran energía, eliminando la necesidad de usar las baterías y permitiendo que los motores funcionen con configuraciones de energía mucho más altas. Generalmente, los sistemas también usan esta energía para recargar las baterías mientras están en ruta, por lo que el vehículo estará completamente cargado cuando llegue al final de la vía guía. Dado que la vía guía está ajustada para servir vehículos de tamaño y peso conocidos, los costos de capital son similares a los de las autopistas convencionales.
El ejemplo canónico de un vehículo de modo dual similar a un automóvil es el Alden staRRcar . El StaRRcar se parecía a los coches urbanos existentes de la época, con un chasis de acero con carrocería de fibra de vidrio en la parte superior. Las baterías le dieron al vehículo una velocidad máxima de 30 mph (48 km / h) con un alcance de unas pocas decenas de millas. Para viajes de mayor distancia, Alden imaginó vías de concreto similares a las carreteras interestatales existentes. Cuando el StaRRcar entró en la guía, las ruedas pequeñas a ambos lados del vehículo presionaron contra los lados de las guías y manejaron la dirección, mientras que un sistema de guía a bordo evitó las colisiones con el vehículo de adelante, el único peligro de colisión en este modo de tránsito. . Dado que la conducción era automatizada, los vehículos podían operar casi sin distancia entre ellos, o " caminos cortos , lo que aumentaba la capacidad de los carriles. Un solo carril de vía guía podía operar con seguridad con cargas dos veces o más grandes que una autopista convencional".
Los coches de modo dual nunca se han instalado de forma operativa, pero el mismo sistema ha tenido cierto uso como base para los sistemas de autobuses guiados en todo el mundo. Estos sistemas no proporcionan necesariamente energía además de guía, utilizando buses con alimentación convencional. Los experimentos con sistemas híbridos en tranvías como una forma de recuperar la energía que de otro modo se perdería en el frenado (alrededor del 25% de la carga) llevaron al concepto de usar supercondensadores en lugar de baterías porque podrían manejar las grandes corrientes que se generan. Esto llevó a la idea de eliminar las alimentaciones eléctricas aéreas para partes de los tranvías, utilizando el híbrido para impulsar el tranvía a través de estos espacios; esto permitió eliminar los cables a menudo desordenados sobre las intersecciones de carreteras, mejorando la estética. Los dos tipos de vehículos han convergido recientemente en forma de tranvía con ruedas de goma , que utiliza energía aérea similar a un tranvía y un solo riel integrado en la carretera como vía guía, algunos de los cuales permiten que el vehículo salga del riel guía y funcione como un bus eléctrico tradicional .
Tecnología
El sistema de suministro de energía a nivel del suelo es bien conocido por los niños que juegan con automóviles en pistas de carreras en miniatura utilizando vehículos con neumáticos de goma y rieles de alimentación de CC (que también tienen una función de guía). Debido a los riesgos para la salud con voltajes más altos en sistemas reales, la línea de tensión solo se enciende cuando un vehículo está cubriendo la sección, lo que evita que los peatones se lastimen. Este sistema se utiliza en Burdeos con tranvías y se llama Alimentation par Sol . El artículo de Wikipedia en francés afirma que es tres veces más caro que el sistema de catenaria .
Los vehículos híbridos se diferencian de los vehículos de modo dual porque es posible que no sean alimentados por otra fuente de energía durante la operación (podría haber una exención para un hipotético vehículo solar híbrido ).
Logística
En las principales calles arteriales urbanas, un sistema de catenaria puede servir tanto al transporte público como a los transitarios. Esto tiene grandes efectos sinérgicos que hacen que la operación de trolebuses sea más eficiente debido a los ingresos adicionales de los transitarios. El funcionamiento de los camiones de modo dual no está vinculado al sistema eléctrico. La distancia desde el centro logístico al centro de la ciudad se maneja de forma convencional. También existe la posibilidad de llegar a todos los clientes además del sistema de catenaria.
Motivación
Las ciudades con un intercambio de aire lento (inversión) y altas cifras de emisiones ( material particulado PM 10 , PM 2,5 , NO x , ozono) causadas por vehículos diésel necesitan una forma de reducir las grandes fuentes de contaminación. Los vehículos comerciales que funcionan con diesel son objetivos principales debido a sus altas emisiones de NO x y PM causadas por la falta de controles de contaminación suficientes.