[发明专利]一种轨道交通列车再生电能回收空间确定方法

说明书

本发明涉及一种轨道交通列车再生电能回收空间确定方法，包括：1：获取列车牵引制动特性曲线和列车站间运行的目标速度曲线；2：假定列车按照站间目标速度曲线运行时仅能采取非再生制动模式进行制动，并将列车目标速度曲线制动阶段均匀分割为足够小的微小分区；3：计算得到列车在制动阶段任意微小分区的自然阻力和合力；4：根据自然阻力和合力，计算列车在制动阶段任意微小分区所采取的制动力，进而得到非再生制动模式下列车的制动能耗，即为同一站间目标速度曲线下列车采取再生制动时可回收的最大电能。与现有技术相比，本发明确定了列车再生制动过程中可回收电能的最大空间，为再生电能回收、存储系统设计及再生电能利用提供了依据。

技术领域

本发明涉及轨道交通列车再生电能存储技术领域，尤其是涉及一种轨道交通列车再生电能回收空间确定方法。

背景技术

制动是保证列车在站内安全、可靠和定点停车的重要技术手段。制动工况中主要有“非再生”和“再生”制动两类制动方式。非再生制动方式，需要消耗能量，以空气制动、电磁制动为典型代表。再生制动方式，可以将电动机工况转换为发电机工况，产生的电能可以通过制动电阻转换为热能直接耗散掉，也可以直接或间接地供其他列车或设备使用，从而能够达到节能、降耗的目的。

再生制动亦称反馈制动，本质上是一个能量转换、回收的过程。它通过在制动工况下把电动机用作发电机运转，再生电流切割定子磁场而产生制动力，使得电机的转速降低直至停止。再生制动被广泛应用于纯电动车、混合动力汽车，以及铁路动车和机车车辆上。

列车再生制动的原理见图1所示。当列车制动工作时，牵引电机不再接受来自受电弓的电能，转子反转变为发电机，由于发电机的电磁感应，产生反电动势，反电动势经闭合回路形成电流，即再生电流，该电流切割电机定子磁场产生与列车运行方向相反的制动力，使列车减速运行，直至停车。如果感应电动势接电阻回路形成再生电流，再生电能将变成热能被耗散掉，如果把列车等其它用能设备或超级电容、飞轮、电池等储能设施作为负载，感应电动势将可以经相应的回路产生再生电流，回送电网由列车等其它用能设备直接利用，或存储在等储能设备中待以后不时之需。如图1所示，发电机产生的电能可经由双向DC-DC变换器储存到超级电容中，也可由发电机带动飞轮装置，将再生电能转化为飞轮的动能进行存储。

在再生制动技术诞生之前，列车、汽车等交通工具多采取空气制动、电磁制动等非再生制动方式，依赖于消耗能量产生制动力，以消除自身的动能，从而达到减速运行直至停车的目的。

再生电能的回收、利用，可以将将列车在制动过程中的动能转换的电能反馈回电网或是存储在储能设备中，提供给列车等设备使用。再生制动方式既节约能源又减少了制动时对环境的污染，并且基本上无磨耗，是一种非常理想的制动方式。然而轨道交通领域再生电能回收、存储系统设计及再生电能利用，受限于电能可回收、利用的最大空间。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种轨道交通列车再生电能回收空间确定方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种轨道交通列车再生电能回收空间确定方法，包括以下步骤：

S1：获取列车牵引制动特性曲线和列车站间运行的目标速度曲线；

S2：假定列车按照站间目标速度曲线运行时，仅能采取非再生制动模式进行制动，并将列车目标速度曲线制动阶段均匀分割为足够小的微小分区；

S3：根据列车站间运行的目标速度曲线和列车牵引制动特性曲线，计算得到列车在制动阶段任意微小分区的自然阻力和合力；

S4：根据在制动阶段任意微小分区的自然阻力和合力，计算列车在制动阶段任意微小分区所采取的制动力，进而得到非再生制动模式下列车的制动能耗，即为同一站间目标速度曲线下列车采取再生制动时可回收的最大电能。