再生制动能量吸收装置在郑州地铁中的应用
再生制动能量吸收装置在地铁中的应用
再生制动能量吸收装置在地铁中的应用摘要：轨道交通车辆制动往往产生巨大的能量，地铁新增运营线路时一般会对这些能量进行更好的吸收利用，这也是主要节能减排措施之一。
由于地铁运输这种交通方式一直以来都是我们城市中很多市民出行的主要选择之一。
因此，对于其中的各个组成部分进行研究都是极其重要的，地铁中的再生制动能量吸收装置在地铁的运行过程中能发挥出极其重要的作用。
关键词：再生制动能量吸收；地铁；应用1 地铁中再生制动能量吸收装置的工作原理在我们国家近些年的发展过程中，地铁再生制动能量吸收装置发展的已经是越来越广受越来越多人的青睐以及关注。
而且伴随着我们时代的发展，对于地铁再生制动能量吸收装置也是越来越重视，因此我们将分析一下地铁的再生制动能量吸收装置的工作原理，因为我们只有了解了它的原理，那么才能够在使用的过程中更加顺利，并且也能够为我们的使用提供非常多的方便。
其实这一装置的原理主要就是讲求连锁作用，这个连锁主要就是指的是当一些即将要启动。
或者是正在制动的车辆或者是车辆组首先生成一些制动能量。
然后它产生的这些制动能量当自身吸收不了的时候，那么它相邻的列车或者是他自身的电设备或者是其他的电设备就可以去消化吸收，如果要是这些电设备都消化不了的时候，那么轨道机车的制动电压将会非常快的上升。
因为我们知道，列车组在行进的过程中一定要控制起制动电压，这样的话才会使其能够更好的行驶并且也能够保证行驶过程中的安全。
因此在电压上升的时候，就会有一些专业的工作人员去测控电压的上升程度，然后如果要是电压上升到一定的程度或者是列车所能供给的额度之后，那么这个时候在政治动设备就会发挥出它特有的能量，然后就开始进入了一种特定的工作状态。
然后在这个再生制动设备工作的过程中，就会把多余的电能给消耗掉，然后用这些多余消耗的电能去对车辆进行制动。
但是在其工作的过程中，为了能保证充分的利用车辆在行驶以及制动过程中所消耗的电能，都开始不断地研究制动能量回收利用模式装置，这样不仅可以一定程度上将多余的能量进行回收利用，同时也可以节省一部分的能源。
浅析中压能馈型再生制动电能利用装置在地铁中的运用
1引言社会的迅速稳定发展，推动人们生活质量水平不断提升。
为满足人们日益增长的生活需求以及经济发展的需要，加强对中压能馈型再生制动电能利用装置等设备装备的研究工作，提升设备的自动化、智能化，对于满足人们的需求、提升工程质量等各方面起到了至关重要的作用。
当前该装置的复杂性日益增加，我国该项设备应用工作也得到了较大程度的发展，但与此同时仍然存在各种问题急需解决，论文针对该装置在地铁运用过程中的作用及设备组成进行初步讲解。
2该装置在地铁运用过程中的作用2.1中压能馈设备系统运行方式正常运行方式：正极进线开关及其电动隔离开关、馈线开关、上网电动隔离开关、负极电动隔离开关合闸，使正极接触网和负极走行轨带电。
越区电动隔离开关分闸。
相邻两变电所构成双边供电。
运行方式一：同一牵引变电所内的两套牵引整流机组，一套退出运行，另一套继续运行。
运行方式二：当一个牵引变电所退出运行，其供电区段由相邻牵引变电所单边供电。
运行方式三：当一个牵引变电所退出运行，其供电区段由相邻牵引变电所大双边供电。
整流机组参数：每座牵引变电所设2套12脉波整流机组，每套整流机组由整流变压器和整流器组成，整流变压器一次侧绕组分别移相+7.5和-7.5，2套整流机组并联运行构成24脉波整流[1]。
2.2中压能馈设备系统功能中压能馈所供产品中压能馈装置主要功能为回馈功能、整流功能、稳压功能，系统工作原理如图1所示。
装置本身除具有基本的回馈功能、稳压功能外，还具备相应的采集数据、传输等辅助类功能。
图1系统工作原理【作者简介】刘宇（1984-），男，甘肃天水人，工程师，从事电气工程及其自动化研究。
浅析中压能馈型再生制动电能利用装置在地铁中的运用Analysis of the Application of Regenerative Braking Energy Utilization Device withMedium Voltage Energy Feed in Subway刘宇（乌鲁木齐城市轨道集团有限公司运营分公司，乌鲁木齐830000）LIU Yu(Operation Branch of Urumqi Urban Rail Group Co.,Ltd.,Urumqi 830000,China)【摘要】随着我国社会主义市场经济的迅速发展以及科技水平的不断提升，交通运输行业得到了蓬勃发展。
城市轨道交通中压回馈型再生制动吸收装置的研究
城市轨道交通中压回馈型再生制动吸收装置的研究摘要：城市轨道交通站点间距短，列车频繁制动产生的能量如果能有效吸收，将具有良好的经济价值。
再生制动吸收装置主要分为电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型和逆变器回馈型。
中压反馈再生制动吸收装置以其节能效果好、性能稳定等优点，逐渐取代传统的电阻耗能装置，近年来在多条城市轨道交通线路中得到推广应用。
但当列车制动产生的电能不能及时有效吸收时，会浪费能量，增加接触网电压，对供电设备和列车运行非常不利。
因此，在城市轨道交通线路开通运营前，测试列车制动与中压反馈再生制动吸收装置的匹配性尤为重要。
关键词：市轨道交通；再生制动吸收装置；中压回馈型；分析了中压反馈再生制动吸收装置在城市轨道交通中的工作原理，分析了中压反馈再生制动吸收装置在建设期和运营期的应用价值，以及列车制动与中压反馈再生制动吸收装置匹配的验证方法。
结果表明，中压反馈再生制动吸收装置在投入运营前有必要对其与列车制动的相容性进行测试，在运营初期交通密度较低时应尽快投入使用。
一、中压回馈型再生制动吸收装置的工作原理当列车制动时，其动能转化为电能直接回馈至接触网，接触网网压升高，一部分能量被同供电臂的列车通过接触网吸收。
当接触网网压达到再生制动吸收装置启动整定值(出厂启动整定值设计范围在1 600～1 950 V左右，实际投入的启动整定值一般在1 750 V左右，不同设备厂商会有差异)时，多余的能量通过接触网直流柜母排传向牵引变电所再生制动吸收装置，变流器自动启动进入逆变运行状态(此时整流机组停止工作)，将直流电变为交流电，通过能馈变压器回馈至35 kV中压环网母线，保持接触网网压正常。
当列车起动时，接触网网压降低，再生制动吸收装置停止逆变运行而转为整流状态，以保证接触网网压正常。
二、中压回馈型再生制动吸收装置应用价值中压回馈型再生制动吸收装置产生的节能效益主要包括其在建设和运营时期产生的应用价值。
1.建设时期再生制动吸收装置产生的应用价值。
地铁再生制动能量吸收利用系统应用探究
地铁再生制动能量吸收利用系统应用探究摘要：随着我国经济的快速发展，人民生活水平的逐渐提高；越来越多的人意识到节约能源、保护环境的重要性；低碳出行、绿色交通已成为我国城市发展的重中之重。
地铁作为一种大运量、高密度的交通工具，它在城市公共交通中扮演着越来越重要的角色。
地铁列车运行具有站间运行距离短、运行速度较高、启动及制动频繁等特点，列车进行频繁的启动及制动，势必产生较大、较多的再生制动能量。
怎么合理的吸收和利用这些再生制动的能量，是目前我国大多数地铁项目，需要探究的问题。
一、地铁再生制动能量产生的原理及分析和计算1、地铁再生制动能量产生的原理地铁列车的制动方式一般分为空气制动和电气制动两种类型；一种是依靠闸瓦与车轮间摩擦形成制动力，这就是列车的空气制动方式；另一种是基于交流变频调速的列车牵引系统能够在车辆制动时将牵引电机调整为发电机工况，将列车制动时的机械能转化为电能，这就是列车的电气制动方式。
2、地铁再生制动能量的分析和计算例如某地铁列车采用再生制动和机械制动，必要时投入电阻制动，现对其制动能量进行分析和计算。
列车最高运行速度：80km/h（22.22m/S），列车惰行一段时间后，以某一初速度开始采用再生制动，制动加速度为（-1m/s2)），速度降低到5km/h（1.39m/s）以下时采用机械制动，当再生制动失效时（即再生制动能量不能被相邻列车吸收或无相邻列车时）辅以电阻制动。
列车制动时动能转换为再生制动能量和机械能。
其公式为:E= m（v0-vt）2/2-FW*S式中,E-可利用的再生制动能量，m-列车总重量，6节编组取284tv0-列车再生制动初速度（因地铁一般为车站高、区间低，列车进站前制动时，列车经爬坡增加势能速度已处于降低阶段），取50km/h（13.89 m/s）vt-列车再生制动末速度，取5km/h（1.39m/s）S-列车制动距离，S=（v02- vt2）/2FW-列车制动过程中运行阻力的平均值。
关于再生制动能量吸收装置在轨道交通中应用的探索
关于再生制动能量吸收装置在轨道交通中应用的探索摘要：地铁制动产生的能量是非常大的，利用再生制动能量吸收装置技术，具有重要经济效益和社会效益。
本文通过对国内外再生能量吸收方案优缺点进行分析，提出再生制动能量吸收的布点思路及发展方向。
关键词：地铁；再生制动；逆变回馈；供电系统前言地铁能够减轻城市交通运输负担，缓解城市交通阻塞皮力，方便城市居民的出行，在世界范围内的各大城市得到了广泛的应用。
地铁作为城市轨道交通不同于交流电气化铁路，运营距离短，沿线车站多，站间距离短，地铁运行时，列车需要频繁地启动和制动。
现阶段，地铁列车采用电制动和机械制动两种制动方式，其中机械制动也称为空气制动，是利用空气压缩间瓦，通过阐瓦与车辆车轮的摩擦来达到制动的目的。
机械制动虽然具有良好的制动效果，但是制动时不仅会产生较高的热量和机械粉尘，恶化了地铁隧道内部的乘车环境，而且加剧了车轮的磨损，缩短了车轮使用寿命。
电制动是利用列车牵引电机制动性质的电磁转矩来使列车减速，根据制动时回馈能量的流向，电制动可分为电阻制动和再生制动。
其中，电阻制动是一种耗能型制动方式，它将电机回馈的电能引入车载吸收电阻，以电阻发热的方式耗散于空气中，电阻制动时，列车与牵引网没有再生能量的交互。
与电阻制动相比，再生制动是一种节能型制动方式，它通过车载变流设备将再生制动能量回馈至牵引网，供给其他列车或通过电力电子设备和储能器件，变换为其他形式的能量。
列车再生制动时，向牵引网回馈能量，其大小随列车载客数量、制动初速度以及列车发车间隔不同而不同，一般而言，再生制动能量为牵引能量的３０％。
目前直流牵引变电所采用不可控的整流方式，能量只能从交流侧单向传递至直流牵引网。
列车再生制动时，如果同一供电区间内存在取流列车，一部分回馈的能量被取流列车吸收，其余的能量在牵引网不断累积，造成直流牵引网电压迅速抬升，甚至可能超过牵引网最大允许电压，危及网内电气设备的安全。
同时，牵引网电压过高，也会影响牵引网内其他列车内部换流装置的正常工作，造成再生制动无法顺利进行。
城轨列车再生制动能量回馈系统应用方案综述
城轨列车再生制动能量回馈系统应用方案综述
赵文飞
【期刊名称】《设备监理》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】城轨列车在制动过程中产生大量的能量,当不能完全被其他车辆吸收时,导致牵引用电网电压升高,危害牵引设备、车辆安全和缩短使用寿命。
由于轨道交通制动再生能量处置是一个复杂、综合的过程,如何对其进行合理的控制成为学者研究的热点,为此,综合分析了能耗型、储能型、逆变回馈型等四种再生能量处置方案的优缺点及逆变回馈方案中的三种并网形式,通过分析认为逆变回馈型再生制动能量吸收系统是目前解决地铁列车制动时网压升高及节能问题的最优方案。
【总页数】5页(P6-9)
【作者】赵文飞
【作者单位】柳州铁道职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB497
【相关文献】
1.亚的斯亚贝巴轻轨列车再生制动能量回馈方案分析
2.浅析城轨交通列车再生制动能量回馈利用装置
3.城轨再生制动能量回馈装置的分析与设计
4.城轨列车再生制动能量吸收装置方案
5.基于微电网的城轨再生制动能量回馈系统
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地铁车辆再生制动能量利用方案
地铁车辆再生制动能量利用方案摘要：目前，节能减排已成为我国的基本国策，建设低碳型交通基础设施、推广应用低碳型交通运输装备是城市轨道交通建设者责任。
地铁由于站间距比较短，制动频繁、列车起动，考虑各钟车型、站距、编组、发车间隔等差异，列车电制动时产生的再生能量可达到牵引能量的40%以上。
充分利用列车再生能量将节约大量能量，产生效益可观，为节能减排做出贡献。
市地铁已经运营1、2号线，在建3、4、5、6号线，如何在保证线路运行安全的前提下，提高供电水平，同时为城市节能减排做出贡献，是我们必须考虑的问题。
关键词：轨道交通；列车制动；能量回馈1 传统列车车载制动电阻方案存在的问题目前国外城市轨道交通动车组列车均采用VVVF牵引/制动系统，采用交流电机驱动列车，制动系统普遍采用空气制动和电制动混合的形式。
列车在运行时，牵引系统将电能转为机械能，使机车启动加速；在制动时，一部分采用电制动，将机械能转为电能使列车制动，另一部分采用空气制动，通过刹车闸瓦与车轮踏面摩擦而产生制动使列车减速。
传统列车上设置了车载制动电阻。
当列车制动时，首先采用再生制动方式，列车电机从电动机状态转换为发电机状态，将机械能转换为电能返回到牵引网系统，返回到牵引网系统的能量部分被相邻列车吸收，由于线路的行车密度等多种因素，很大部分能量不能被回馈，此时大量电能量得不到释放，将会使系统供电网电压急剧上升，为此列车上设置了制动电阻，将这部分能量通过电阻变成热能吸收，稳定系统电压。
电阻所转化的热能，车站环控专业通过隧道活塞风、车站轨顶排风和车站轨底排风，将热量排出车站外。
车载制动电阻使用虽然方便，但也有缺点：（1）列车制动电阻吸收再生制动能量转换为热能白白消耗了，没有起到节能减排作用。
（2）列车制动电阻吸收再生制动能量转换为热能散于隧道，虽然部分可以通过隧道活塞风排出隧道，但还有部分遗留在隧道，这部分热量使隧道温升逐步上升；（3）列车制动电阻重量大，列车运行时，不仅没有节能，还增加列车牵引能耗。
郑州地铁1号线制动系统简析
郑州地铁1号线制动系统简析作者：冯俊杰来源：《科技资讯》2014年第26期摘要：介绍郑州地铁1号线1期工程车辆制动系统中的电制动和空气制动作用原理及实施过程，较详细地描述空气制动中的气路执行过程。
关键词：地铁车辆空气制动工作原理中图分类号：U260 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（b）-0077-01郑州地铁1号线配备有两套制动系统如下。
电制动系统（简称：ED）。
电空制动系统（简称：EP）。
电制动由四组动车的牵引系统提供，由于项目的制动电阻为地面式的，所有只有再生制动，无电阻制动，电制动的控制由列车的牵引控制单元按车进行控制。
制动能量反馈给电网，若输出电压持续高于DC1950V，高速断路器将断开，所以再生制动的能力取决于电网条件。
电空制动为模拟式单管直通摩擦制动系统。
每个转向架空气制动由制动单元独立控制，制动力由制动机施加。
每个轴设有两个踏面制动机，其中一个带有停放功能。
根据制动机的制动力施加方式可分为：主动制动和被动制动。
主动制动是靠向制动缸中充入压缩空气将闸瓦压紧在轮对轮对踏面上施加制动，如常用制动、快速制动、紧急制动，其是靠安装在每个转向架附近的制动控制单元实行无级控制；被动制动是靠弹簧力将闸瓦压紧在轮对踏面上施加制动，靠向制动缸中充入压缩空气克服弹簧力缓解，如停放制动，它是由司机室按钮操作实现的。
1 电制动郑州地铁1号线电制动采用再生制动与电阻制动。
当行驶/制动管理器发出制动指令时，优先采用电制动。
如果接触网网压允许，使用的主要制动模式是再生制动，当接触网网压高于1800 V时，不能够吸收再生制动反馈回来的能量，则采用地面电阻制动装置。
2 空气摩擦制动空气摩擦制动的核心部件有两个：一个是EP2002阀，EP2002系统设计成通过EP2002的两个核心产品来形成分布式制动控制网络。
这两个产品是EP2002网关阀和EP2002 智能阀。
在推荐的系统中，每节TC 车和M 车有一个EP2002 网关阀和一个EP2002智能阀，在每节MP车上有两个EP2002智能阀。
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再生制动能量吸收装置在郑州地铁中的应用
发表时间：2017-08-24T17:31:24.060Z 来源：《基层建设》2017年第12期作者：屈文涛
[导读] 摘要：对再生制动能量吸收装置的基本工作原理和类型进行介绍，并且对再生制动能量吸收装置在郑州地铁中的应用、节能情况进行介绍，提出建议。
郑州市轨道交通有限公司运营分公司河南郑州 450000
摘要：对再生制动能量吸收装置的基本工作原理和类型进行介绍，并且对再生制动能量吸收装置在郑州地铁中的应用、节能情况进行介绍，提出建议。
关键词：再生制动能量吸收装置节能应用
Abstract：The basic working principle of regenerative braking energy absorption devices and introduces the types，and the regenerative braking energy absorption devices in the application of zhengzhou subway，introduces the energy-saving situation，Suggestions are put forward.
Keywords：regenerative braking the energy absorption equipment energy savingapplication
在城市轨道交通系统中，由于公交化的运输模式决定了城市轨道交通具有列车运行密度大、站间距小、起停频繁的特点。
目前轨道交通普遍采用的VVVF动车组列车，制动模式为电气制动（再生制动/电阻制动）+空气制动（盘形制动/轮对踏面制动）互补的形式，即在列车正常运行过程中以电气制动为主，辅之以空气制动。
传统的列车电阻是将制动电阻装设在车辆底部，列车制动时产生的电能通过车辆上制动电阻发热消耗或空气制动消耗，浪费了大量电能，产生的大量热量还会散发在隧道内，在大运量、高密度的运行条件下，使隧道温度升高，提高了对通风系统的要求。
随着科技的进步和社会的发展，人们在节约能源、减少排放、环境保护方面意识逐渐增强，在城市轨道交通系统中，对有效利用城市轨道电动车组再生制动所产生的电能以减少城市轨道交通运营的用电量，同时改善城市轨道交通公共场所的环境是非常重要的。
因此在牵引供电系统中对再生制动所产生的电能进行吸收、储存和再利用，具有很大的意义，本文主要研究再生制动能量吸收装置类型，以及在郑州地铁的应用和节能情况分析。
1再生制动能量吸收装置的工作原理
当地铁列车电气制动时，会产生一定的电能，使接触网电压升高，当检测到电压升高至再生制动能量吸收装置整定值时，装置自动启动吸收功能，将多余的电能吸收，保证接触网电压持续稳定。
当地铁列车牵引运行时，会消耗电能，使接触网电压降低，当检测到电压低于再生制动能量吸收装置返回值时，装置自动停止吸收功能，转为待机状态，为下一次电能吸收做准备。
如此再生制动能量吸收装置在地铁列车频繁牵引、制动过程中，通过电能吸收功能，时刻保证接触网电压维持在稳定状态，为地铁列车供电提供优质电能。
2 电能吸收类型
电能吸收类型主要包括制动电阻型、电容储能型、飞轮储能型和逆变回馈型四种方式。
2.1制动电阻型
制动电阻型再生电能吸收装置制动能量吸收装置由制动控制柜和制动电阻柜构成，采用斩波器和吸收电阻配合，当地铁列车电气制动时，由电气制动产生的能量不能被其它列车或用电设备消耗掉，则会抬高直流母线电压，当直流母线电压升高达到制动电阻型再生电能吸收装置，装置启动，通过电阻发热，将多余能量消耗掉，从而维持直流母线电压。
2.2电容储能型
电容储能型再生电能吸收装置主要通过超级电容将列车电气制动时产生的多余能量储存至超级电容，当列车启动或加速时，超级电容释放能量，供列车使用。
2.3飞轮储能型
飞轮储能型再生电能吸收装置主要是通过电动机将列车电气制动时产生的多余能量转换成飞轮转动的动能储存，当列车启动或加速时，再通过发电机将飞轮储存的动能转化为电能输出供列车使用。
2.4逆变回馈型
逆变回馈型再生电能吸收装置不仅能够将列车电气制动时产生的多余能量反馈至交流电网，避免了列车再生制动能量在电阻上的白白消耗，节约能源；还能为列车提供牵引能量，减小直流网压下降。
此外，由于其功率因数任意可调，还能用于实现对交流中压电网的无功补偿。
根据回馈方式不同，逆变回馈型再生电能吸收装置又分为电阻+逆变和全逆变两类。
3郑州地铁再生制动能量吸收装置应用情况
目前郑州地铁使用的再生制动能量吸收装置主要有电阻耗能型、电阻+逆变型和全逆变型三种类型。
3.1电阻耗能型
郑州地铁1号线一期工程、2号线一期工程采用的是电阻耗能型，其优点是技术成熟、运用广泛，控制简单且直观，功能稳定，运行可靠。
而且郑州地铁为了降低列车重量、提高列车动能，减少列车投资，降低隧道内温度，已将制动电阻地面化，所有电阻模块设置在地面电阻室内。
缺点主要就是耗能，对列车电气制动产生的电能不能再利用，与节能相违背。
3.2电阻+逆变型
电阻+逆变型主要应用于郑州地铁1号线一期和2号线一期工程的技改项目，
该类型再生制动能量吸收装置与制动电阻并联使用，逆变回馈装置优先运行，电阻作为后备使用。
逆变回馈装置直流侧通过直流小车与直流母线相连，交流侧通过隔离变压器与变电所既有整流变压器低压侧相连。
当直流母线电压超过回馈整定值时，逆变器启动并从直流母线吸收电流，将列车电气制动产生的能量逆变成工频交流电通过整流变压器回馈至35KV系统。
其优点能量再利用，利用率高，节能效果明显；其能量直接回馈到供电系统负荷容量较大的35kV中压环网，不需要储能元件；交流进线接到整流变压器低压侧，不需要加装35KV开
关柜，在既有线改造中容易实现，对既有线基本不存在影响。
再生制动能量吸收装置故障退出运行时，还有制动电阻可使用，大大提升了稳定性。
缺点是中压能馈通过接入单台整流变压器二次侧，将列车制动电能回馈35kV供电网络，此方式将导致两台整流机组输出电流和功率的不平衡；保护功能不完备，由于中压能馈装置回馈电能变压器利用既有整流变压器实现，当该套装置故障可能会引起整个牵引所的整流机组跳闸，影响范围较大。
3.3全逆变型
全逆变型主要应用于郑州地铁1号线二期和城郊线一期工程。
其优点能量全部回馈，不存在浪费，电能利用率高，节能效果良好，缺点是全逆变目前运行还不是很稳定，故障率较高，没有了制动电阻，仅靠逆变装置，增加运营风险。
4节能分析
郑州地铁1号线全线设牵引变电所14个，加装再生制动能量吸收装置的牵引变电所有10个，每天节能约10000Kwh，占牵引用电约10%，年节约电费280万元左右；城郊线一期工程全线设牵引变电所12个，全部安装有再生制动能量吸收装置，每天节能约2200Kwh，占牵引用电约24%，年节约电费60万元左右。
根据以上节能数据，节能效果非常明显，对降低运营成本起到至关重要的作用，值得后续线路推广使用。
鉴于1号线与城郊线一期工程再生制动能量吸收装置节能效果明显，目前2号线一期工程已计划通过技改加装3套再生制动能量吸收装置，以达到节能降耗，降低运营成本的目的。
5结论
再生制动能量吸收装置电量回馈效果显著，而且具备无功补偿功能，且补偿效果明显。
但也要注意合理设置容量，避免电能向供电局倒供，鉴于再生制动能量吸收装置也属于新产品，技术相对不够成熟，与再生制动装置电阻配合使用，降低运营风险；优化装置功能降低谐波，使谐波含量满足要求。