双动力城轨地铁 锂离子电池系统设计

结合锂离子电池在城市轨道交通领域的应用 特点,基于城轨地铁的牵引制动特性,对双动力城轨地 铁牵引动力电池系统进行需求分析。针对具体的北京 西郊线路工况,通过仿真计算,确定在电池系统供电运 行下城轨地铁对牵引动力电池系统的能量和功率需 求。在充分考虑城轨地铁功率和能量需求、轴重限制 和安装尺寸等条件后,选取钛酸锂电池而确定电池系 统配置,并通过计算来验证电池选型和配置的可行性。     

高功率密度混合动力动车组牵引变流器研究

为提升混合动力动车组牵引变流器的功率密度,提出分时复用Buck型双向DC/DC变流器,在实现为动力电池充放电的同时,还能取代无源LC谐振滤波器实现有源功率解耦.分析有源功率解耦原理并提出基于检测直流母线电压实现功率解耦的控制策略,进行解耦电路参数设计和可行性分析;同时,在分析直流母线二次脉动电压和牵引网低次谐波对四象限...     

燃料电池混合动力列车建模与运行控制研究

为提高燃料电池混合动力列车的燃料经济性,实现混合动力系统功率的合理分配,对以燃料电池、超级电容和动力电池为动力源的混合动力轻轨列车进行研究。通过分析混合动力系统结构,建立各动力源模型和基于列车自动运行(ATO)模式的系统仿真模型。在保证列车动力性能和燃料电池平稳运行的前提下,以合理分配功率为目标,提出一种基于10个工作模式的能量管理策略,以供能量管理系统根据需求进行选择。仿真结果表明:燃料电池在其高效运行区域内平稳工作,建立的系统模型满足列车运行仿真的需求;相比燃料电池两档式工作策略,所提出的能量管理策略耗氢量减少约17.4%;相比动力电池优先回收制动能量策略,回收的再生制动能量增加约8%。     

纯电动轨道工程车锂离子动力电池温升研究

为了探究轨道工程车动力电池温升特性,对电池在充放电倍率为0.5C和1.0C时实测的生热功率数据进行二次函数拟合,得到了动力电池在不同荷电状态和充放电倍率时的生热功率。根据电池包传热特性和电池生热功率,对动力电池温度进行了计算。研究表明,在环境温度40℃条件下完成所选严苛线路的牵引时,电池温度为45℃;磷酸铁锂动力电池通过自然冷却能够满足轨道工程车低倍率放电、短时间运行和长时间停留使用的冷却需求。     

城市轨道交通车辆电池应急牵引功能的实现

列车通过车载电池实现应急自牵引,将迫停于区间的列车自行牵引至就近车站,能有效解决因列车不能受电引起的应急处置问题,提高处置效率。分析了锂离子电池作为电池载体实现城市轨道交通车辆在AW3(超载)载荷条件下,在30‰坡道上爬坡500 m,再在平直道上运行1 000 m的电池系统的能量和功率需求,给出了既有列车实现车载电池自牵引功能的改造方案和相关改造要点。介绍了对既有列车(试验列车)的改造,以及为验证自牵引功能进行的试验。试验结果显示,列车应急牵引电池满足设计需求,并有一定的余量,改造方案可行。     

时速400公里动车组的牵引系统主要顶层技术指标研究

为设计时速400公里动车组牵引系统,基于其牵引性能的要求,采用理论计算和仿真的方法研究牵引系统主要顶层技术指标。运行总阻力采用基于大西高铁综合试验数据确定的运行总阻力计算公式计算;按照在平直线路上动车组以速度400km·h-1运行时仍具有0.05m·s-2剩余加速度的要求等计算并提出总轮周功率为14 000kW;基于对三电平结构和二电平结构牵引变流器主电路拓扑的技术分析,提出二电平架控方式的牵引变流器拓扑;按照6 500V/750A型IGBT双管并联方式推算单辆动车的最大轮周功率,据此给出6M2T的整车动力配置方案;充分考虑黏着系数限制曲线、起动加速指标、牵引能力和电气制动能力的发挥及有关技术条件规定计算起动牵引力、恒转矩区电气制动力和恒功率转折点对应的速度。在郑徐客运专线条件下对建立的牵引系统仿真模型进行仿真验证。结果表明:所给出的牵引系统顶层技术指标设计合理,能够使时速400公里动车组在起动加速阶段加速快、恒速运行阶段速度波动小、制动停车阶段减速快。     

新型动车组牵引传动系统设计研究

现有动车组全部为动力分散式动车组,通过对动车组牵引传动系统的组成、结构进行分析,提出新型动车组的牵引传动系统设计方案,再通过对各级功率进行计算,提出新型动车组牵引传动系统的总体架构。     

CRH1A动车组牵引系统参数计算与分析

介绍了CRH1A动车组牵引系统的基本结构,根据整车性能的基本指标对牵引系统的参数匹配进行分析和计算;通过对整车进行牵引计算确定牵引电机的轮周牵引功率,进而对牵引变流器、牵引变压器、网侧变流器的参数进行计算。验证了CRH1A型动车组牵引系统满足总体技术指标。     

钛酸锂电池在轨道交通车辆中的应用研究

钛酸锂电池虽然能量密度较低，但在安全性、功率密度、循环寿命、环境适应性等方面具有突出优势，能够更好地满足车载储能供电的轨道交通车辆对动力电池的应用需求，因此在轨道交通车辆中得到了广泛应用。文章针对采用钛酸锂电池作为动力的某导轨式胶轮列车，给出了动力电池系统的设计流程和设计原则，确定了电池系统的成组方式和性能参数。分析结果表明，设计的动力电池系统符合电压范围、充放电电流要求等设计原则，满足列车的牵引制动性能要求。在电池的最佳荷电状态范围内，列车行驶距离约为20 km,在持续充电的情况下，补充该电量所需时间约为7 min。     

CRH2型动车组牵引系统运行安全性初探

本文论述了CRH2型动车组的牵引系统,结合陇海线西宝段线路实际,验算了西安局该型动车组该区段失去部分牵引功率后在最大坡道上的运行速度以及停车再起的限制坡度,从而论证了该型动车组牵引系统可靠的运行安全性。     

基于250～350km/h可变编组动车组牵引系统研究

介绍了250～350 km/h可变编组动车组牵引系统的性能指标。参照大西高铁综合试验数据和中国标准动车组互联互通阻力测试结果确定动车组运行总基本阻力计算公式,依据列车运行速度和编组数得出阻力调整因子,对可变编组动车组运行总基本阻力加以修正。根据动车组加速度和牵引力要求,计算出不同速度等级的4～18编组整车功率,并依次计算出牵引电机和变流器的功率。为提升牵引系统的轻量化和集成化技术,主变流器选定3 300 V/500 A SiC混合功率模块器件。根据3个速度等级4～18编组整车的功率比,考虑牵引电机极限值,计算出相应速度列车的动拖比和齿轮箱变速比。在不同的速度等级和编组情况下,分别对3种故障状态下的牵引性能进行验证。计算结果表明:所设计的牵引系统具有可行性,列车牵引、启动和电制动性能良好。     

高速动车组再生制动控制系统的研究与仿真

研究目的:制动控制是高速动车组安全运行的关键技术之一,也是动车组牵引传动系统的重要组成部分。高速动车组的制动系统采用再生制动和电气指令式空气制动相结合的方式。在所有制动方式中,再生制动是唯一一种向电网回馈能量的方式,日益成为交流传动动车组的首选制动方式。如何实现牵引、制动、恒速、惰行等不同控制方式之间的平滑切换、回馈电网的单位功率因数控制是再生制动控制系统的核心技术。本文以CRH2型动车组为研究对象,对动车组再生制动关键技术进行研究,研究成果对高速动车组牵引变流关键技术的消化、吸收、再创新具有一定参考价值。研究结论:(1)设计出一种基于双滞环调节的恒速控制器,实现动车组在0～250 km/h范围内任意速度下稳定运行。(2)仿真系统在动车组制动时能够实现能量的回馈和电网的单位功率因数控制,且可以按照特性曲线发出再生制动力指令,满足动车组运行要求。     

一种考虑能量管理的混合动力列车节能运行综合优化方法

研究一种采用接触网与车载电池的双源混合动力动车组列车,提出了一种运行控制策略与能量管理的综合优化方法。以全局等效能耗最小为目标,首先描述了混合动力列车功率流模型,列车运动学模型和车载电池模型,构建了速度曲线和能量管理综合优化模型。针对列车运行过程具有空间分段、状态量连续、约束有差异的特点,将综合优化模型转化为多阶段混合动力列车运行策略与能量管理综合优化模型,引入自适应伪谱法进行求解。最后通过一段混合供电制式线路进行仿真验证,结果表明,此算法能够根据列车运行需求和约束限制计算出列车优化速度曲线、车载电池充放电时机与电流大小,实现2种供电制式的混合运行,提高整车的电能利用效率,从而达到节能的目的。     

618／619型内燃动车组的电气装置

新开发了一种6节式电传动内燃动车组的样车，采用直通低地板结构，属于LIREX模块化动车系统。该动车组型号为618／619型，用于DB Regio铁路公司的快速地区客运。该内燃动车组的重大创新有：采用永磁牵引发电机、飞轮-制动能量储能器，主要的动力驱动部件均布置在车项上。这种模块化动力驱动装置的设计原理亦可用于电力动车组方案和电力-内燃双动力源的动车组方案。     

基于司机驾驶风格的混合动力有轨电车能量管理策略

以锂离子电池、超级电容为混合动力的有轨电车，其能量管理策略难以适应不同类型司机的驾驶风格。为进一步提高有轨电车的系统能量效率，提出了基于司机驾驶风格的混合动力有轨电车能量管理策略，并构建了混合动力有轨电车功率损耗模型。将司机的驾驶风格分为激进型、标准型和迟钝型三类，利用模糊逻辑算法对三类司机驾驶风格进行识别，引入基于司机驾驶风格的牵引/制动补偿因子，以对有轨电车的牵引/制动功率进行补偿，得到最优的功率分配。最后对基于司机驾驶风格的能量管理策略进行仿真分析，评估其节能效果。仿真结果表明：相较于常规的逻辑门限控制能量管理策略，基于司机驾驶风格的能量管理策略可使系统能量损耗降低4.81%。     

CRH动车组列车牵引计算系统研究与设计

动车组列车牵引计算是高速铁路运营和设计过程中的一个基础性环节,研究和开发动车组列车牵引计算系统对于提高高速铁路运营和设计效率具有重要意义.本文依据业务需求,对动车组列车牵引计算系统进行了系统分析和系统设计,并重点探讨了动车组列车牵引计算的计算模型、动车组操纵策略、动车组过分相计算等问题,提出了单质点和多质点相结合的简化计算模型,最后开发了动车组列车牵引计算系统的原型系统.     

100％低地板轻轨车混合动力性能匹配计算

混合动力技术是唐车公司研制的100％低地板轻轨车的核心关键技术之一.现基于列车牵引力、牵引功率、牵引电机转矩的计算方法,综合考虑目标车辆动力性能要求,提出一套适应于不同工况运行时,混合动力系统电源输出功率分配及动力电池、超级电容的匹配计算方法.通过本计算方法,获得了一套符合目标车动力性能要求的混合动力系统配置,并可保证较高的能量利用效率.     

CRH2型动车组牵引系统运行安全性初探

结合陇海线西宝段线路实际情况，验算了CRH2型动车组在该区段失去部分牵引功率后，在最大坡道上的运行速度以及停车再起动的限制坡度，从而论证了该型动车组牵引系统的运行安全可靠性。     

高速动车组电制动失效分析及改进措施

为降低高速动车组电制动失效的故障率,首先对高速动车组电制动的控制原理进行分析,根据典型故障数据分析及现车测试,确定电制动失效原因;其次,分析在牵引和制动工况下电制动失效对车辆的影响;最后,通过调整牵引控制单元(TCU)控制软件中的网压限制电制动力输出参数,提高电制动的可靠性。     

混合动力动车组参数匹配研究

混合动力动车组突破传统的内燃动车组和电动车组模式,采用混合动力模式,是一种可以实现跨线运行的新型动车组产品。混合动力技术是混合动力动车组的核心技术之一,参数匹配技术是混合动力技术中的重要内容。现基于列车牵引力、牵引功率、牵引电机转矩以及牵引系统各电气部件容量的计算方法,综合考虑车辆动力性能要求,给出一种混合动力系统的匹配计算方法,并由此得到一套混合动力系统参数配置方案。通过仿真实验得出,由该匹配计算方法得到的混合动力系统参数配置可以满足目标车辆动力性能要求。