广州地铁直线电机列车能耗对比研究
地铁车辆能耗分析及节能措施研究
地铁车辆能耗分析及节能措施研究摘要：随着我国经济的高速发展，地铁已经成为重要的公共交通工具。
当前地铁的建设规模不断扩大，耗电总量非常大，从绿色环保角度看仍具备很大的提升空间。
对此，本文基于地铁车辆当前运行情况进行分析，了解当前地铁能源的消耗结构，并提出相应的改善措施，提升地铁节能技术水平，让地铁运行达到更小的能源消耗。
关键词：地铁车辆；能耗问题；节能措施引言：地铁为城市交通运输带来极大的好处，其使用电力，大大降低了交通工具中的石油使用量，同时，地铁建于地下能够大大减少地面交通拥挤度，节约了土地资源。
虽说地铁相比其他交通工具来说已经具备了很多的优势，也更符合绿色发展的理念，但当下地铁的电量消耗巨大，与节能理念相违背。
对此，本文将对地铁车辆能耗进行分析，以便研究出更多的节能措施，建设出节能型城市交通工具。
一、地铁车辆能耗分析地铁耗电主要有两大部分，一是列车牵引电能，二是照明设备。
对此在进行地铁车辆能耗分析时需要从这两大方向深入分析，具体如下：1、地铁车辆类型不同类型的车辆有着不同的牵引能耗。
首先，车辆自身的重量、车型设计、速度设计等对车辆启动有着直接的影响，而这些因素与车辆牵引能耗息息相关。
其次，车辆内部设备的配置、车辆长宽高等因素影响着车辆的运输能力，也对车辆整体牵引耗能产生一定的影响。
最后，车辆车体结构、材料等还影响着车辆的编组，并对车辆制动力矩产生一定影响，进而影响着整个车辆的牵引能耗。
2、地铁车辆编组地铁的客流量是一个变动的数值，进而车辆编组也要随之而变化。
如果车辆编组没有结合客流量和运作组织方案就容易造成不必要的能量消耗。
一般来说，当车辆编组数量越大，所需能耗也就越大。
如若地铁车辆编组都按照客流量高峰时期进行编排，那必定造成很大的能量消耗。
3、地铁车辆驱动方式地铁车辆传统的驱动方式是采用旋转电机，该方式需要较大的电能进行驱动，相比较直线电机驱动方式更为节能。
直线感应电机作为地铁车辆牵引时，将定子固定在车辆，转子固定在轨道上，让整个转向架结构更为简化，运转起来也更为快速，大大地降低了车辆能耗。
直线电机地铁系统技术经济分析研究
加拿大温哥华 空中列车
１９８６ ２８ ９ １．６ ６２ ５ ７０ １００ ８０
Ｉ）Ｌ’６００
第四轨供电
ＭＫＩ
表１直线电机地铁部分线路参数表
加拿大温哥华 新千年线
吉降坡 ＰＵＴＲＡＩＩ线
纽约肯尼迪 机场线
２００１ ２０ ３
６０ ７０ ９０ ８０ １３ Ｉ）Ｃ ７５０
第四轨供电 ＭＫⅡ
１９９８ ２９ ４ ４４ ５０
采用迫导向转向架后一位轮对冲角比自导向转向架减少80比构架式柴油卡车高集重型铁路柴油公交汽车第四季虚1987年空中客车1991年空中客车有橱栏的空中客车蜘50060加元人km转向架减少84导向效果极为明显在曲线时轮轴始终处于曲线径向位置因而减少轮轨的磨损和消除噪声这使得直线电机系统具有低噪声水平
直线电机地铁系统技术经济分析研究
关键词：城市轨道交通 直线电机 地铁 技术经济学 降低造价
随着城市现代化的发展，城市轨道交通在改善 城市交通拥挤状况、快速集散客流、提高人民生活 水平、促进经济发展中具有非常重要的作用。然而 修建地铁往往需要大量资金，造价非常昂贵，使许 多城市望而却步，在一定程度上延缓了轨道交通在 我国的建设进程。
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中国城市轨道交通（ｚ００４）
转入地下和爬升地面时显得相当灵活。实际资料表明 它从地下升到６ ｍ高的高架线上所需的距离约是普通 地铁所需距离的１／２，这样就可大大缩短隧道长度， 从而大幅降低工程造价。而且采用较大的限制坡度， 使得直线电机系统可以和限制坡度较大的其他线路 （如高速公路、高架桥）并行等高设计，也可以达到 节约用地、降低工程造价的效果。
２．２运营期
运营过程中，由于直线电机系统转向架结构简 单、车辆需经常维修的零部件数量少、轮轨作用力 小、系统定员少等突出优点，其运营费用比传统地 铁的运营费用大幅降低，是目前运营费用最低的城 市轨道交通系统。加拿大Ｓｋｙｔｒａｉｎ系统是与北美 各系统的运行消费比较如图３，运营费用的单位为
广州地铁6号线直线电机车辆技术及与4号线和5号线车辆的区别
—49—收稿日期：2011－09－07机 车 电 传 动ELECTRIC DRIVE FOR LOCOMOTIVES №2, 2012Mar. 10, 20122012年第2期 2012年3月10日广州地铁6号线直线电机车辆技术及与4号线和5号线车辆的区别游高祥（广州市地下铁道总公司 运营事业总部，广东广州510310）作者简介：游高祥（1983-），男，工程师，现主要从事地铁车辆技术管理、车辆维护等工作。
摘要：介绍广州地铁6号线直线电机车辆技术，阐述6号线车辆与4、5号线车辆的区别，总结得出6号线车辆设计上是在改进4、5号线车辆不足的同时得到了优化。
关键词：直线电机车辆；技术分析；技术改进；广州地铁4号线；广州地铁5号线；广州地铁6号线中图分类号：TM389.4；U231文献标识码：A 文章编号：1000－128X(2012)02－0049－05Linear Motor Vehicle Technology of Guangzhou Metro 6th Line andDifference from 4th & 5th Line VehicleYOU G ao-xiang( Operation Business Division, Guangzhou Metro Corporation, Guangzhou, Guangdong 510310, China )Abstract:Linear motor vehicle technology of Guangzhou metro 6th line was introduced, and the difference from 4th & 5th line vehicle was illustrated, which pointed out that the vehicle design of 6th line was improved and optimized based on 4th & 5th line vehicle technique.Key words:linear motor vehicle; technology analysis; technology improvement; Guangzhou metro 4th line; Guangzhou metro 5th line;Guangzhou metro 6th line城市轨道车辆广州地铁6号线西起白云区的金沙洲，向东南穿越荔湾区、越秀区，之后折向东北，经天河区，止于萝岗区。
广州地铁直线电机列车能耗对比研究
广州地铁直线电机列车能耗对比研究发表时间：2019-03-27T16:01:56.907Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：黄海森[导读] 摘要：广州地铁五号线采用直线电机列车，列车各系统所需要的能耗是地铁运营成本的一大组成部分。
（广州地铁集团有限公司运营事业总部 510000）摘要：广州地铁五号线采用直线电机列车，列车各系统所需要的能耗是地铁运营成本的一大组成部分。
本文以五号线三种车型为分析对象，通过分析影响列车能耗的主要因素，在记录能耗数据的同时，收集对能耗起影响作用的外在因素数据，在进行能耗对比时，其他因素尽量保持统一，主要的变量是车型的不同。
通过上述的方式进行能耗的对比，得出三种车型能耗数值的差距，分析降低能耗的可行性和方法，为节能提供有效建议。
关键词：直线电机；能耗；节能引言：地铁列车采用电能作为动力，由于庞大的运力及车厢舒适度需求，电能的消耗成为地铁运营成本的一大组成部分，为节能减排和降低运营成本，了解地铁能耗的组成并寻找降低能耗的方法，显得尤为重要。
（一）研究对象的选择广州地铁五号线直线电机车辆分为三种车型，分别是不同时期采购的L2、L4-Ⅰ（采用三菱牵引系统）和L4-Ⅱ（采用时代电气牵引系统）型车，由于L2车和L4-Ⅰ车分别只有三列车安装了能耗装置，拟全部选取，而12列L4-Ⅱ车全部安装了能耗装置，以随机原则选择101102车、111112车和121122车。
（二）研究过程中采取的方法在本次课题中，将对三种车型的能耗进行对比，由于列车在不同时间段（载客量不同）、不同运行区间、不同环境中所消耗的电量都将不同，因此，在进行对比之前，必须统一其他因素，将同样外界环境的数据放在一起进行对比。
在本次调研课题中，采用控制变量法。
（三）能耗数据采集分析发现影响能耗值的因素主要有几大类，包括运行时间、运行区间、载客量、环境温度和电机气隙。
对上述影响能耗的参数进行收集，并按照同一范围值进行分类对比的原则，作如下分类：载客量（四）三种车型能耗对比能耗的计算公式：消耗电量=牵引电量-反馈电量，对收集到的数据进行分析，根据不同影响因素的类别参数进行分类，由于列车能耗各种影响因素分类众多，能耗装置运用时间较短，数据量有限，通过对数据的筛选和整理，下列10个类别在三种车型中均有足够的数据样本，可以作为三种车型各自的代表，对其能耗进行计算并求平均值，结果如下：以上三种车型的能耗数据用折线图直观展示如下，L4-Ⅱ型车的能耗明显低于上述两种车，节能将近20%。
直线电机系统在广州地铁5号线的应用
直线电机系统在广州地铁5号线的应用
史海欧;孙元广
【期刊名称】《都市快轨交通》
【年(卷),期】2012(025)001
【摘要】以国际上首次采用大运量等级直线电机运载系统的广州地铁5号线为例,从工程设计、运营客流及运能、牵引能耗等方面进行分析,介绍该工程的创新点及直线电机系统的适应性,以提高大家对大运量直线电机系统的认识,并给出直线电机系统车辆的改进建议.
【总页数】4页(P23-25,50)
【作者】史海欧;孙元广
【作者单位】广州地铁设计研究院有限公司广州510010;广州地铁设计研究院有限公司广州510010
【正文语种】中文
【中图分类】U213
【相关文献】
1.直线电机系统在广州地铁5号线的实际应用分析 [J], 潘秀丽;
2.采用直线电机系统的广州地铁6号线线路设计 [J], 李颖慧
3.直线电机系统在广州地铁5号线的实际应用分析 [J], 潘秀丽
4.直线电机气隙预警技术在广州地铁5号线的应用 [J], 何晔;张爱明
5.广州地铁6号线直线电机车辆技术及与4号线和5号线车辆的区别 [J], 游高祥
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地铁列车能耗分析
地铁列车能耗分析摘要: 通过对广州地铁一号线列车在正常运营时牵引系统能量消耗的分析, 表明: 目前地铁列车再生反馈制动的节能效果明显, 在运营行车密度足够大的情况下, 通过制动电阻消耗的能量是很有限的。
关键词: 地铁列车; 能耗; 反馈制动; 制动电阻; 节能0 引言近年来, 随着我经济水平的迅猛发展, 各主要城市地铁事业正在迅速发展, 在未来的几年我国将会有更多的地铁线路和更多的地铁列车投入运营。
便利的城市轨交通为市民的出行带来了极大便利的同时, 也带来了电能消耗的迅速增加。
众所周知, 现代经济的迅速发展必须依靠能源, 而我国又是一个能源相对比较缺乏的国家。
因此, 研究地铁列车的能源消耗情况, 分析并研究地铁列车节能途径是一件迫在眉睫的工作。
1 地铁列车反馈制动的使用城市轨道交通列车的特点就是线路的站间距短, 列车运行时频繁地起动、制动, 就广州地铁而言, 现有线路基本上在列车达到最高速时很快就会制动。
同时, 为了让列车能够准确地按照运行图来运行, 城市轨道车辆在ATO( 自动驾驶) 模式下都是采用巡航方式来运行。
目前,我国地铁列车大都采用接触网 / 轨直流供电, 牵引系统大都是变压变频的交流传动系统。
列车牵引时从电网吸收能量, 制动时采用反馈制动把制动能量反馈回电网, 当电网电压升高到一定程度( 1 800 V) 时采用电阻制动。
基于地铁车辆快速起动、快速制动、全线以精确的预设速度运行的特点, 列车在起动时会消耗大量的电能, 在制动时就必然要产生相当大的制动能量。
反馈制动把动能转化为电能送入电网供其它列车使用, 这极大地降低了列车的实际能量损耗。
但是, 由于列车运行图及整个线路多种因素的影响,列车配置了制动电阻来消耗列车制动时线路其它列车不能吸收的制动能量。
广州地铁现有 4 条地铁线路, 制动电阻的使用情况如表 1 所示。
而制动电阻的使用有以下弊端: 1) 制动电阻消耗电能, 制动能量被浪费; 2) 有强迫风冷的制动电阻, 列车必须提供强迫风, 这也是一种电能的浪费; 3) 车载的制动电阻增加了列车重量, 同时增加了列车的造价; 4) 制动电阻发热对列车其它设备和隧道内其它设备造成影响。
《城市轨道交通用直线感应电机研发》
《城市轨道交通用直线感应电机研发》一、引言随着城市化进程的加快，城市轨道交通系统的需求与日俱增。
而直线感应电机作为一种高效、节能、环保的新型电机技术，在城市轨道交通中扮演着越来越重要的角色。
本文旨在探讨城市轨道交通用直线感应电机的研发背景、现状及未来发展趋势。
二、直线感应电机概述直线感应电机是一种新型的电机技术，其核心原理是通过电磁感应将电能转换为机械能，从而实现直线运动。
相较于传统的旋转电机，直线感应电机具有结构简单、维护方便、效率高等优点，因此在城市轨道交通领域具有广泛的应用前景。
三、城市轨道交通用直线感应电机的研发背景随着城市交通拥堵问题的日益严重，轨道交通成为了解决城市交通问题的有效途径。
然而，传统轨道交通系统的能耗高、运行效率低等问题仍然存在。
而直线感应电机作为一种新型的驱动技术，具有高效率、低能耗、环保等优点，因此被广泛应用于城市轨道交通系统中。
四、城市轨道交通用直线感应电机的研发现状目前，国内外众多科研机构和企业都在积极投入直线感应电机的研发工作。
在技术方面，研究人员通过优化电机结构、提高材料性能、改进控制算法等手段，不断提高直线感应电机的性能。
在应用方面，直线感应电机已广泛应用于地铁、轻轨等城市轨道交通系统中，有效提高了运行效率和舒适性。
五、城市轨道交通用直线感应电机的研发挑战与展望尽管直线感应电机在城市轨道交通中取得了显著的应用成果，但仍面临一些挑战。
首先，如何进一步提高电机的效率和可靠性是当前研究的重点。
其次，如何降低制造成本是推广应用的关键。
此外，如何优化控制算法以适应不同的运行环境和需求也是亟待解决的问题。
展望未来，随着科技的不断进步和市场需求的变化，城市轨道交通用直线感应电机的研发将朝着以下几个方面发展：一是进一步提高电机的性能和可靠性；二是降低制造成本，推广应用；三是优化控制算法，提高系统的灵活性和适应性；四是加强与其他先进技术的融合，如人工智能、物联网等，实现智能化、网络化的城市轨道交通系统。
广州地铁5号线ATO操纵节能优化研究和试验对比
广州地铁5号线ATO操纵节能优化研究和试验对比王鹏【摘要】Guangzhou metro Line 5 uses the linear motor system. Taking into consideration of the characteristics that operating efficiency of linear motor is not high, energy loss is big and line gradient is big and large in quantity, optimization of existing ATO mode. The energy consumption tests are analyzed and compared, having a good energy saving effect.%广州地铁5号线为直线电机系统，结合直线电机运行效率不高、能量损耗大以及直线电机线路坡道大且多的特点，通过优化AT O操纵方式达到节能降耗的目的。
并进行了能耗试验对比，节能效果良好。
【期刊名称】《现代城市轨道交通》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P74-77)【关键词】直线电机;列车运行;节能;操纵策略;能耗对比试验【作者】王鹏【作者单位】广州市地下铁道总公司，广东广州510000【正文语种】中文【中图分类】U268.6王鹏：广州市地下铁道总公司，硕士，广东广州 510000直线电机车辆运载系统是20世纪90年代以后开始商业运营的。
直线电机车辆具有爬坡能力强、转弯半径小、噪声低、断面小等优点。
可以克服城市选线中的诸多困难，可轻松穿越既有线路、江、河，可方便地绕过建筑物。
适用于地势起伏大、地形复杂的城市或地区。
由于直线电机的特殊结构，在车辆同等质量下，直线电机车辆的牵引能耗相对旋转电机车辆高。
根据理论计算和试验测试结果，直线电机车辆的牵引能耗（单位人公里能耗）相对旋转电机车辆高30%左右[1]。
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广州地铁直线电机列车能耗对比研究
发表时间：2019-03-27T16:01:56.907Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：黄海森
[导读] 摘要：广州地铁五号线采用直线电机列车，列车各系统所需要的能耗是地铁运营成本的一大组成部分。
（广州地铁集团有限公司运营事业总部 510000）
摘要：广州地铁五号线采用直线电机列车，列车各系统所需要的能耗是地铁运营成本的一大组成部分。
本文以五号线三种车型为分析对象，通过分析影响列车能耗的主要因素，在记录能耗数据的同时，收集对能耗起影响作用的外在因素数据，在进行能耗对比时，其他因素尽量保持统一，主要的变量是车型的不同。
通过上述的方式进行能耗的对比，得出三种车型能耗数值的差距，分析降低能耗的可行性和方法，为节能提供有效建议。
关键词：直线电机；能耗；节能
引言：
地铁列车采用电能作为动力，由于庞大的运力及车厢舒适度需求，电能的消耗成为地铁运营成本的一大组成部分，为节能减排和降低运营成本，了解地铁能耗的组成并寻找降低能耗的方法，显得尤为重要。
（一）研究对象的选择
广州地铁五号线直线电机车辆分为三种车型，分别是不同时期采购的L2、L4-Ⅰ（采用三菱牵引系统）和L4-Ⅱ（采用时代电气牵引系统）型车，由于L2车和L4-Ⅰ车分别只有三列车安装了能耗装置，拟全部选取，而12列L4-Ⅱ车全部安装了能耗装置，以随机原则选择101102车、111112车和121122车。
（二）研究过程中采取的方法
在本次课题中，将对三种车型的能耗进行对比，由于列车在不同时间段（载客量不同）、不同运行区间、不同环境中所消耗的电量都将不同，因此，在进行对比之前，必须统一其他因素，将同样外界环境的数据放在一起进行对比。
在本次调研课题中，采用控制变量法。
（三）能耗数据采集
分析发现影响能耗值的因素主要有几大类，包括运行时间、运行区间、载客量、环境温度和电机气隙。
对上述影响能耗的参数进行收集，并按照同一范围值进行分类对比的原则，作如下分类：
载客量
（四）三种车型能耗对比
能耗的计算公式：消耗电量=牵引电量-反馈电量，对收集到的数据进行分析，根据不同影响因素的类别参数进行分类，由于列车能耗各种影响因素分类众多，能耗装置运用时间较短，数据量有限，通过对数据的筛选和整理，下列10个类别在三种车型中均有足够的数据样本，可以作为三种车型各自的代表，对其能耗进行计算并求平均值，结果如下：
以上三种车型的能耗数据用折线图直观展示如下，L4-Ⅱ型车的能耗明显低于上述两种车，节能将近20%。
图1 五号线三种车型能耗对比
（五）分析结论与讨论
在分析数据中发现，L4-Ⅱ之所以能耗比其他两种车型低，主要有两个直观的体现，一是由于L4-Ⅱ型车反馈电量远多于其他两种车型的反馈电量，二是L4-Ⅱ型车的牵引电量较少，以八月份031032车、081082车和111112车为例，三种车型的平均牵引电量、平均反馈电
量、平均消耗电量如下图
图2 三种车型的平均牵引电量、反馈电量及消耗电量
通过数据统计结果及三种车型各自的差异，初步判断，导致L4-Ⅱ型车如此节能的原因主要有以下三个： 1.VVVF软件控制逻辑不同，L2型车与L4-Ⅰ型车采用矢量控制方式，而L4-Ⅱ型车采用直接转矩控制，简单地通过检测电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。
2.L4-Ⅱ型车VVVF牵引电路中过压吸收电阻能更大程度发挥电
制动的功能，列车电制动反馈电能到网压后，如果检测到网压超过1800V，则通过过压吸收电阻将多余的电能吸收，而L2型车和L4-Ⅰ型车在电制动过程中若检测到网压超过1800V，则自动退出电制动。
因此，L4-Ⅱ在制动过程中能向电网反馈更多的电能。
3. L4-Ⅱ型车空调采用四压缩机组，除了能工作在50%模式和100%模式外，也能使空调工作在25%制冷模式，而L2和L4-Ⅰ型车单个空调机组仅能工作在50%和100%的模式。
根据此前相关课题对空调能耗的对比研究，L4-Ⅱ型车空调能耗比L2/L4-Ⅰ型车节约15%左右。
因此，在节能方面，可以考虑如下几种方式：
（1）优化L2/L4-Ⅰ型车的VVVF软件，提高牵引电机的功率因数，降低能耗；
（2）参考过压吸收电阻在电制动中起到的作用，对L2/L4-Ⅰ型车硬件控制逻辑提出优化，使列车在制动过程中向电网反馈更多的电能；
（3）减少非正线运营时列车开启空调和照明的时间；
（4）对L2和L4-Ⅰ型车的空调机组进行换型改造；
（5）进一步分析电机气隙与能耗值的关系，提出更好的电机高度调整值。
（六）结束语
本课题研究通过大量数据分析得出L4-Ⅱ型车的能耗明显低于L2和L4-Ⅰ型车的能耗，从数据显示，L4-Ⅱ型车牵引电量较低，反馈电量较高。
参考文献：
［1］广州地铁车辆中心技术研发部.《六号线L3型车牵引能耗测试报告》.2014.01.24
［2］广州地铁车辆中心技术研发部游高祥.《五号线列车能耗分析报告》
［3］广州市地下铁道总公司刘宝林.《地铁列车能耗分析》
［4］中国铁道科学研究院.《广州地铁四、五号线研究性试验报告》.2009.12
［5］广州地铁车辆二部.《五号线国产化列车与非国产化列车空调能耗对比分析》 .2015.3.8。