动车组能耗和节能技术分析

1、动车组能耗和节能技术分析摘要：随着中国高速铁路建设的蓬勃开展,越来越多的动车组投入到快速延伸的高速铁 路路网之中,为广阔旅客提供快捷舒适的出行体验.然而,动车组作为高铁运输系统中的主要 耗能设备,其能耗已对运输本钱产生重要影响,动车组运营节能问题日益突出.节能运行限制 策略是发挥动车组节能、平安、准时等效劳水平的关键所在,通过优化动车组列车运行工况,可以最大限度地降低列车能耗.关键词：动车组；能耗；节能技术1动车组的受力与运行方式对能耗的影响1.1 动车组受力分析根据牛顿定律,动车组运行时的受力原理可推算出当动车组运行速度到达200km/h时,空气阻力占运行阻力的80%并且随速度的增加呈抛物线

2、式快速增加.1.2 动车组运行方式动车组在运行时,其运行方式将受到主观和客观因素影响.主观因素包括动车组运行速 度、运行时间、启停次数、司机操作方式、辅助系统工作方式等由运营部门和动车组操作者 根据运行图和司机操作标准等文件决定的因素；客观因素包括由动车组线路限速曲线半径、 坡道坡度等原因、临时限速天气、线路施工等原因、分相区数量和位置等不可抗力决定 的因素.仿真计算说明：动车组运行速度、站间距和启停次数对动车组能耗有明显的影响,动车组能耗随着运行速度的提升而增加,站间距越长动车组的能耗越低,频繁的启停将降低动车组牵 引传动系统的利用率,导致动车组能耗增加.2动车组固有参数对能耗的影响为研究动

3、车组固有参数对能耗的影响,对动车组牵引传动系统效率、质量、运行阻力动 车组根本运行阻力取:F阻力1=3.3+0.0466v+0.000915V2、辅助系统能耗与动车组能耗的关 系进行仿真计算分析.模拟动车组从 0开始满牵引力启动,在速度到达350km/h时保持恒速 运行,在到达终点前转最大电制动减速直至停车根据制动力特性计算确定施加最大电制动的 位置,接触网网压为27.5kV,不考虑环境、分相区位置和线路限速对动车组的影响.仿真计 算时动车组主要约束参数见表1.表1仿真计算时动车组主要约束参数 A* kn 7,'咐 6b ill *' & *修 / * 1kin hi

4、ni ' K*a廊力卜帆04=j£Jt新在小匹立5威 举*利心-卜 也 S %"Ifl-JEIftlBB*a“2.1 动车组牵引传动系统效率和能耗关系设置不同的牵引传动系统效率参数,根据表1中主要约束参数进行仿真计算,仿真计算结 果见图1.从图1可知,牵引传动系统效率的提升对能耗有显著影响,牵引传动系统效率每提 升1%能耗便减少1.03%.引传用展跳地率/鼻图1动车组牵引传动系统效率和能耗关系仿真计算结果2.2 动车组质量和能耗关系设置不同的动车组质量参数,根据表1中主要约束参数进行仿真计算,仿真计算结果见图 2.从图2可知,动车组质量的变化对能耗有影响,动车组质量

5、每降低1%能耗能减少0.82%q 图2动车组质量和能耗关系仿真计算结果设置不同的动车组运行阻力,根据表1中主要约束参数进行仿真计算,仿真计算结果见图 3.从图3可知,动车组运行阻力的降低对能耗有显著的影响,运行阻力每降低1%,能耗能够 减少1.5%&右.3 5®04 3 330 urn12002 ISO2 3mn看和RI力八%图3动车组运行阻力和能耗关系仿真计算结果2.4 辅助系统能耗和动车组能耗关系辅助系统能耗主要为空调系统能耗、充电机系统能耗、照明系统能耗以及其他系统能耗的总和,其能耗值均为定值且与动车组的运行速度呈现弱相关性,因此随着动车组运行速度的增加,辅助系统的能耗

6、在动车组总能耗中的比例快速下降并保持稳定,比重小于2%,其变化量对总能耗的变化影响不大.2.5结论通过动车组牵引传动系统效率、质量、运行阻力、辅助系统能耗与动车组能耗关系的仿 真计算结果可以发现：(1)提升牵引传动系统效率可显著地降低动车组的能耗,原因是在牵引传动系统效率提升 后动车组能够将牵引功率损耗降低,进而降低网端功率,减少能耗；(2)降低动车组质量和运行阻力是降低能耗最有效的途径；(3)辅助系统能耗在动车组进入高速段后保持稳定,其变化对整个动车组能耗影响不明 显.3新技术对能耗的优化分析根据动车组牵引彳动系统的构成,影响牵引传动系统效率的主要因素有：齿轮传动装置效 率、牵引电动机效率、牵引变流器效率和主