Elektertranspordiga seotud projekte 1998-2005

1. Eeluuringu ja infokogumise raames toimusid aastal 1998 trammi ČKD KT4 ja trollibussi Škoda 15tr energiatarbe mõõtmised Tallinna liiklusoludes (Võeti üles reaalseid sõidutsükleid. Sel teemal kirjutati kaks magistritööd).
2. Tutvuti uute ajamite ja juhtimissüsteemide ülesehituse ja tööpõhimõttega.
3. Tutvuti trammide ja trollibusside ajamite ja juhtimissüsteemidega Riias ja Tallinna uutel trollibussidel.
4. Tutvuti uute trendidega Saksamaa ühistranspordiettevõtetes ja suurte sõidukielektroonikafirmade spetsialistide soovitustega.

Avaldatud artiklid

1. J. Joller; Research of Trams Traction Drives , 1998
2. J. Joller, M. Lehtla; Power Analyse and New Loss Minimisation Possibilities of a Tram System, Power Electronics and Motion Control Conference, 2002

Arendus- ja projekteerimistöö 1998-1999

1. 1998 tehti esimesi tööpõhimõtte katseid IGBT moodulitega laboristendil jõuelektroonika laboris.
2. 1999 algas aktiivne riistvara projekteerimistöö ja juhtimissüsteemi tarkvaraarendus.
3. Juhtimissüsteemi kaartide projekteerimine ja katsetamine.
4. Projekteeriti uued kaardid ja tehti olulisi muudatusi võrreldes esialgse maketiga. Kiudoptika valgusdioodide juhtahelad ja mikrokontroller paigutati kaovõimsuse hajutamiseks ja komponentide tiheduse vähendamiseks eraldi kaartidele.

Täisvõimsusega jõupooljuhtmuunduri stendikatsed ja tarkvaraarendus

1. Sügisel tehti ettevalmistusi seadmete viimiseks Tallinna trammiparki.
2. 1999 lõpuks seati esialgne juhtimissüsteem üles koos kiudoptiliste liidesetega IGBT jõuplokiga Tallinna Trammipargi veomootorite katsestendis.

Patendid ja kasulikud mudelid

Arendus- ja projekteerimistöö 1999-2000

1. Juhtimissüsteemi tarkvara täiendati tööks kahe veovankri, trammi abiahelate ja juhtimispuldiga,
2. tagasisideahelad kalibreeriti vastavaks trammil kasutatavate mõõtevõimenditega.

Sõidukatsed süsteemi juhtimisalgoritmide silumiseks

Koormusega häälestussõidud tegelikes liiklusoludes

Esimese prototüübi esitlemine avalikkusele ja jätkuv "peenhäälestus"

1. 1. augustiks 2000 valmis esimene “sõidukõlbulik” prototüüp. Algas intensiivne tarkvara häälestustöö liiklustingimustes ja takrvaraliste juhtimisalgoritmide silumine.
2. Kontaktorite lülitusviite seadistamisega ja elektromotoorjõu-ergutusvoolu regulaatorikaskaadi häälestamisega kadus tugev elektrikaar kontaktori kontaktidelt (vähenes kontaktide kulumine elektrodünaamilisele pidurdusele üleminekul). Sellega paranes veomuunduri sisendahela kontaktorite lülitusprotsess (kommutatsioon) ja vähenes tõuge rekuperatiivpidurduse lõppemisel.
3. Vähendati tõukeid sõidul, mehaaniliste pidurisüsteemide juhtimine muudeti kaheastmeliseks (peatumis- ja seisupidur).
4. Magnetvälja nõrgendustalitlusele ülemineku häälestamisega muutus veoajami kiirendus ühtlasemaks.
5. Elektromotoorjõu reguleerimisvaru sobitati toiteliini pingega, veojõu jagunemine mootorite vahel muutus ühtlasemaks.

Avaldatud artiklid

1. M. Lehtla; Control and Protection of a Traction Supply System, Doctoral school of energy- and geo-technology, January 16–21, 2006. Kuressaare, Estonia
2. M. Lehtla, J. Laugis; Computer Models for Simulation and Control of a Traction Supply System, Power Electronics and Motion Control Conference, 2006. EPE-PEMC 2006. 12th International, Portoroz, 2006, pp. 1372-1377. doi: 10.1109/EPEPEMC.2006.4778594
3. Plokeerumisvastasest pidurite juhtimisest ja veojõukontrollisüsteemidest trammidel annab ülevaate artikkel: M. Lehtla, H. Hõimoja; Slip control upgrades for light-rail electric traction drives, 13th Power Electronics and Motion Control Conference, 2008. EPE-PEMC 2008. Poznan, 2008, pp. 1581-1584. doi: 10.1109/EPEPEMC.2008.4635492

Doktoritööd

Jüri Joller; Trammide energiasäästlike veoajamite uurimine ja väljatöötamine (raamatukogus), 2001

Madis Lehtla; Microprocessor Control Systems of Light Rail Vehicle Traction Drives, 2006

Hardi Hõimoja; Energiatõhususe hindamise ja energiasalvestite arvutuse metoodika linna elektertranspordile. Energy Efficiency Estimation and Energy Storage Calculation Methods for Transportation, 2009

Ülevaateartiklid ajakirjanduses

Prototüübi katsekäit 2000-2001

1. Sügisest 2000 kuni kevadeni 2001 toimus esimese prototüübi katsekäit liikluses.
2. Vagunit 107 kasutasid selle eripärade tõttu kahjuks vaid vähesed trammijuhid.
3. Talvel purunes ühe tagumise veomootori harjahoidja, kuid mootor õnnestus remontida vagunilt demonnteerimata.
4. Lahendati temperatuuriprobleeme: Impulss-kiiruseanduri tundlikkus vähenes temperatuuridel alla –15 C. Temperatuuri langemisel alla –15 C suurenes optronite tundlikkus.

Katseseeria ettevalmistamine 2001

1. Kevadel 2001 toimusid ettevalmistused katseseeriatootmiseks.
2. Kaartidele ja kogu juhtimissüsteemile tehti põhjalikud temperatuurikatsed kasutades vedelat lämmastikku.
3. Suvel 2001 algas madalapõrandaliste keskosade paigaldus, mis nõudis esimeste prototüüpide ümbertegemist.
4. Seoses juhtimisüsteemi riistvara ümberehitusega tehti olulisi muudatusi ka juhtimissüsteemi tarkvaras.

1. Kaheastmeline seisu- ja peatumispidurite juhtimine
2. Libisemisvastane ABS süsteem
3. Asenduspidurdus (rikkeliste pidurisüsteemide reserveerimine teiste süsteemidega)
4. Eraldi veasignaalid mõlemale alusvankrile (osaline elektriline pidurdus teatud rikete korral)
5. Energiaarvesti ja odomeetri funtksioonid
6. Programmi seadistamise ja salvestamise võimalus (sätete salvestusmenüü)
7. Uut tüüpi isoleerivatele (modulaator-demodulaator tüüpi) mõõtevõimenditele sobivad seadistused
8. Koos tarkvaraarendusega toimus trükkplaatide projekteerimine ja seeriatootmiseks vajalike Gerber-tüüpi šabloonide ettevalmistamine

1. Veoajami käiduraamat
2. Juhtimissüsteemi diagnostikajuhend
3. Veomuunduri elektriskeemid
4. Trammivaguni üldelektriskeemi täiendused
5. Juhtimissüsteemi montaažijuhend

Häälestussõidud talveoludes 2001-2002

1. Talvel 2001-2002 tehti tarkvaratäiendusi, sest vagunite dünaamilised omadused talvetingimustes olid ebarahuldavad ja ebarahuldav sõidusujuvus libedaga tekitas trammijuhtide hulgas protesti.
2. Esines olukordi kus isegi lühike koormuseta vagun ei läbinud libeda ilmaga ülevaatusel pidurikatseid, sest ei saavutatud tehnonõuetes ettenähtud pidurdusmaad või aeglustust. Tallinnas tõusud väikesed ja liiklus aeglane, seepärast loobus trammipark vahendite puudusel madalapõrandalise keskkosaga vagunitel veomootorite ja klotspidurite ümberehitamisest. See nõudis erilist hoolikust juhtimisüsteemide häälestamisel.
3. Lisati voolu kasvukiiruse rampfunktsioon tõugete leevendamiseks.
4. Parandati elektrodünaamilist pidurdust väikestel kiirustel enne seisupidurite rakendamist.
5. Lisati seisupidurite vabastamise võimalus ilma jõuahelaid pingestamata (pesula läbimise nupuga).

Probleemid trammi vana elektrijuhtmestiku ja seadmetega

1. Vana juhtmestiku tõttu esines sõidukatsetuste ajal ülelööke 600V ahelatest vaguni keresse.
2. Asünkroonventilaatoritel ilmnesid isolatsiooniprobleemid.
3. Tulenevalt vanast juhtmestikust ja esines lühiseid ka 24V väikepingeahelates.
4. Jaanuaris tehti Tallinna tänavatel libedatõrjet soolaga. Vanade seadmekastide kaitseaste polnud piisav, esines elektriseadmete sooldumisest tingitud ülelööke ja lühiseid trammide 107 ja 113 sisendahelates. Näide halbade asjaolude kokkusattumisest: Trammi sisendkaitse ja toiteliini vahelises ahelas toimus ülelöök trammi keresse. Alajaama fiidrikaitse ei rakendunud, õhuliin katkes ja maaühnduses liinijuhe püsis punasena mitu minutit. Rikkelise vaguni taga seisnud juhuslik vagun sai järgnenud põlengus kahjustada. Järgnesid õuduslood kollases ajakirjanduses.

Katseseeria valmimine sügisel 2001

1. Novembris-Detsembris 2001 valmistati ja paigaldati trammidele neli juhtimissüsteemi (trammid depoonumbritega 120,113,122 ja 115)

Katsekäidu põhjal tehtud riistvara ja tarkvarauuendused suvel 2002

1. Teise sisendkontaktori kasutuselevõtu (ehk renoveeritud vana LS-tüüpi liinikaitselüliti taaskasutuselevõtu) tõttu muudeti kondensaatorite laadimise algoritmi;
2. Voolu piirangule lisati filter alusvankrite keskmise voolu järgi;
3. Vabajooksult vooluga sõidule üleminekut muudeti kiiremaks;
4. Üleminek rekuperatiivpidurduselt elektrodünaamilisele pidurdusele tehti sujuvamaks;
5. Juhtimine kohandati uut tüüpi pedaalianduritega (RP200-tüüpi pedaaliandurite tootmine lõpetati. Üleminek RPN seeria anduritele nõudis juhtimissüsteemi ümberhäälestamist);
6. Lisati tingimus elektromotoorjõu regulaatorikaskaadi välimise kontuuri väljalülitamiseks väikestel kiirustel (pidurduse stabiilsuse parandamiseks mootorite suuremate hälvete või libeda tee korral);
7. Kell-kalendri integraallülituse PCF8583 tootmise oli lõpetatud, asenduskiibi kasutamine nõudis tarkvara ümbertegemist. Protsessormoodulid esimesele 12-le vagunile saadi veel muudatusteta.

Foto 5. KT6NF käsikontroller Saksamaa transpordiettevõttes

Foto 6. Kontaktivabade asendianduritega varustatud pedaalikontrollerid Tallinnas rekonstrueeritud trammil

Patendid ja kasulikud mudelid

Käiduprobleemid talvel 2002-2003

1. Esines tõsiseid lühiseid veomootorites, mis ühtegi veomuundurit õnneks ei rikkunud.
2. Vesiste ilmaolude ja seadmekappide ebarahuldava seisundi tõttu toimus lühiseid ja ülelööke (vagunid depoonumbritega 115 ja 122).
3. Korduvalt põlesid tundmatutel põhjustel läbi veomuunduri mitme väiksema toiteplokki ja raadiojaama sisenddioodid ning kaitsmed.
4. Trammil 120 oli toimunud 600V ahelas ülelöök 24V väikepingeahlatesse ja põhjustanud kahjustusi toiteplokkides ning juhtimissüsteemis.
5. Järskude temaperatuurimuutustega võttis enamik (ligi 20 tk) induktiivset lähedusandurit kaitseastmega IP67 sisse sõidutee soolvett (tehase praak ?). Otsustati hakata lahtiseid andureid enne paigaldamist silikoonõliga immutama.
6. Ni-Cd akude mahtuvus külmaga (-25..-30 C) vähenes. See põhjustas juhtimisahelates probleeme liinilahutite alt aeglasel läbisõidul.
7. Ühe vaguni montaažil oli veoajami 600 V sisendi miinuskaabel ekslikult montaaži vea tõttu ühendatud väikepingeahelate ehk aku miinuslatiga.
8. Uus induktiivne kiiruseandur on varem kasutatust kiirem ja tundlikum häiretele (tuli paigaldada uued varjestatud juhtmed)

Tarkvarauuendused kevadel 2003

1. Uue reduktorisisese kiiruseanduri kasutuselevõtuks lisati tarkvarasse kiiruseanduri parameetrite muutmise võimalus (impulsside arv, veoratta läbimõõt). Kiiruse ühikuna võeti juhtimissüsteemi muutujates sisemiselt kasutusele "p/min", enne oli ühikuks "km/h".
2. Erineva impulsside arvuga kiirusandurite (encoder) kasutuselevõtuga muudeti ka veomootorite juhtimiseks kasutatavat elektromotoorjõu tarkvaralist mudelit.
3. Seoses veoajami sidumisega juhi pardaarvutiga trammil nr. 99 võeti kasutusel CAN protokoll veomuunduri juhtimissüsteemis ja tarkvaras.

Veoajamite väikeseeriatootmine 2003-2004

Tarkvara uuendused kevadel 2004

1. Sõiduinfosüsteemid ja pardaarvuti montaaž vagunile nr. 99
2. Märtsiks 2004 oli tramm nr. 99 sõiduvalmis
3. Detsembris 2004 seadistati ümber trammi nr. 99 Wifi tugijaam (pääsupunkt / klient)
4. Märtsiks 2005 toimis vaguni 99 Wifi jälgimisliidese tarkvara

Doktoritööd

Doktoritööd

Ülevaateartiklid ajakirjanduses

Avaldatud artiklid

Raamatud

Uus õppeaine

Energia ja geotehnika doktorikooli intensiivkursused

Avaldatud artiklid

Ülikooliväline elekterveoajamite alane ettevõtlus