地铁B型车牵引能耗与再生制动节能效果分析

1、地铁B型车牵引能耗与再生制动节能效果分析摘要：伴随着城市交通体系的日渐发达,以及节能城市的建设,交通发展需要 在原始交通工具正常运行的基础上,降低其能耗,实现交通工具的节能减排，希望 通过相关的研究促进城市地铁节能减排运行。关键词：地铁 B 型车牵引能耗；再生制动节能效果；前言随着我国现代化建设和社会经济的飞速发展，现代城市人口大量增加、地域 不断扩大，城市交通堵塞问题日益突出，交通事故、噪音和空气污染等影响着人 们的工作和生活。轨道交通在优化城市空间结构、缓解城市交通拥挤、保护环境 等方面均显示出积极促进作用，已日益成为中国走新型城镇化道路的重要战略举 措。一、研究的背景车辆是地铁运输的主要

2、载体，由于科技的高速发展，高性能的交流传动系统（牵引传动系统）已广泛应用于地铁车辆。据统计，欧美、日本等城市轨道交 通技术强国，自 20 世纪90 年代以来设计的地铁车辆全部采用交流传动装置， 极大地提升了地铁车辆在牵引、制动方面的动力性能。地铁车辆对牵引传动系统 的安全性、可靠性、稳定性要求很高，由于各种历史原因，国内对地铁车辆交流 传动系统的研究起步较晚，我国最早期的交流传动地铁列车都是整车进口的，但 是，大量采用国外的变流器产品，不仅对我国轨道交通行业的发展极为不利，还 会导致将来地铁车辆（一般地铁电气设备的使用寿命为30 年）运营维护及维修成 本提耐。随着科技的发展和研究的不断深入，地

3、铁动车牵引传动系统是车体和车 辆的关键技术之一，是车辆国产化的重点和难点，长期依赖进口并非长远之计， 必须汲取引进一消化一吸收的宝贵经验，掌握自行设计地铁牵引传动系统的核心 技术，拥有完全的自主知识产权。二、地铁B型车牵引能耗与再生制动节能效果分析1.列车制动速度分析。根据技术标准,得出这样的数据信息,地铁在平直干 燥轨道上进行启动加速时，其速度从0直接加速到40k m/ h，其平均起动加速 度大于等于1.0m/ s 2。而速度从0加速到100km/h时,其中平均起动加速度大于 等于0.5m/s 2。反过来，列车进行制动减速环节中，其制动初速度为100km/s2 时,其常用的制动平均减速度大于

4、等于1.0m/s2。那么在这样的理论值与实际值进 行对比环节中能够发现， 实际的地铁列车的加速度均高于指标， 针对这样的情况， 具体的原因如下：第一，在B型地铁线路上进行不同程度的坡度设计，设计出节 能坡。第二， 节能坡能够实现高车站、低区间，保障列车在出站环节中是下坡， 其启动的加速度就比较快，也比较节能。在进站为上坡路，制动减速也比较快， 通过增加滑动摩擦力的方式，迅速的停车。2列车牵引能耗分析。B2型列车比B1型列车多4台牵引电动机。在AW3荷载下，列车都以95 km/h速度运行。B2型车全程牵引耗电95 8.29 kWh，B1型车耗电为9 1 2.3 1 kWh。二者的耗电量相差不大。

5、这说明列车的质量 是决定牵引耗电量的主要因素，与牵引电动机的数量关系不大。B2型车的线网电 流比较大,但起动加速时间较短;B1型车的线网电流较小，其起动加速时间较长。 这一现象与列车用电量计算公式（W =线网电压X线网电流X牵引用电时间）相吻 合。据统计，我国地铁每车km的耗电量一般在2.5 3 .0 kWh之间。重庆地铁 5号线的单位耗电指标高于其他城市，与30%。以上坡段占全线总长度20%有关系。3.列车制动再生电能分析。现代地铁车辆具有再生制动功能，可将列车的巨 大动能转化为电能;或被相邻列车所吸收，或经接触网反馈到牵引变电所，作为其 他用电。根据表1,B2型列车下行单程牵引耗电958.

6、29 kWh,再生电能为481 .98 kWh;B1型列车牵引耗电量912.3 1 kWh,再生电能45 5 .32 kWh。其再生制动的 理论节能效率为:B2型车节能为50.0%;B1型车节能为49.9%。在实际运营中全日列车平均满载率不足50%,因列车实际质量较轻,所需制动力较小,因而再生制动电能量小。国内外的经验表明,列车再生制动的节能效率一般在30%左右。lEtFTFP 科电W-lWh上下祎虎热啦骨11卜下TH书対.甜LIUS. 1J71.9WUI “TitJifi12. JL1 0W.4|”闻455.324.63表1列车上下行牵引能耗、再生电能比较表4.关于地铁车辆选型的思考。地铁设

7、计规范规定地铁车辆分为A型和B 型两种。早年只有上海、广州、南京和深圳地铁采用A型车，其他城市均采用B 型车。近年随着经济的发展，采用A型车的城市逐渐多起来。为了实现再生制动 节能， 需要对地铁列车的实际运行速度进行合理化的调节，具体的调节中，需要 将列车运行的速度提升。目前，在很多城市中都将地铁的运行速度提升。在不同 的速度习其再生制动能耗不同，所达到的节能效果也不同。另一方面，地铁区间 隧道大都采用盾构法施工,A型车和B型车的区间隧道限界完全相同。因此二者 的区间隧道投资没有差别。综合考虑，对高运量的地铁系统采用A型车更加经济 合理。B型车是国内地铁使用最多的车辆，车宽2.8m,长1 9.

8、52 m,定员1 460 人。现在发展为B1和B2型两个品种,B1型为3动3拖编组,B2型为4动2拖 编组。笔者通过仿真计算和列车运行模拟，证明B2型和B1型AW3列车,均能在 5 5 %o以下的坡道上启动运行。地铁再生电能与列车制动初速度之间为正比例关 系, 当制动的初始速度比较大的情况下,其再生电能量将会增大。但是如果在上 坡道进行制动环节中,所需要的制动力都比较小,其再生电能量也随之降低了很 多。再生制动电能与地铁列车的质量相关,但与动车、拖车的比例关系不大。在 进行分析环节中能够发现B 2型车的线网电流大些。由于加、减速度较大，列车 启动加速和制动减速较快,适合在线路坡度较大、系统运输

9、能力在30对/h以上 高运量线路上运营。为了实现地铁B型车的牵引节能，需要针对地铁B型车进 行再生制动节能方案的确定。首先需要进行再生制动电能的分析，其次，对B型 车的运行速度进行合理化的调节,最后对车辆类型的选择进行分析。为了实现地 铁B型车的牵引节能，需要针对地铁B型车进行再生制动节能方案的确定。首 先需要进行再生制动电能的分析，其次，对B型车的运行速度进行合理化的调节, 最后对车辆类型的选择进行分析。B1型车具有以下优势：（1 ）在荷载相同条件下,B1型列车比B2型列车可节约牵引耗电5 %左右。（2）因为动车数量少，车辆 购置费和维修费较低,有利于降低工程投资和运营成本。结语目前, 城市地铁的耗电量比较大, 平均每辆车的耗电功率在2 00 0 -3 00 0 kW。因此，对于地铁牵引能耗进行分析,实现再生制动节能，能够有效的降低城市 地铁运行耗电量，大幅度减少地铁运行成本。其中地铁B型车在进行用电牵引环 节中主要包含了