地铁列车再生制动节能仿真研究
再生制动能馈装置协同控制策略及节能优化分析
再生制动能馈装置协同控制策略及节能优化分析摘要再生制动能馈装置作为一种节能型产品，具有一个重要的作用，稳定直流网压，保证列车的运行安全。
文中提出了一种在单台设备故障后，如何协同各站点的再生能馈装置共同出力的方案，并给出了该方案实施的具体原则和分析过程。
同时，针对地铁高峰运营时间段和低峰运营时间段，如何让系统的节能率达到最优，文中给出了详细的分析过程，并结合具体案例，给出了节能最优条件下的启动电压阈值控制的原则。
本文的分析过程及结果，给再生制动能馈装置的全线运行提供了一定的参考意义。
前言当前，城市轨道交通牵引供电系统用能，占据了整个地铁用能的一半以上。
而列车刹车过程中产生的再生制动能量，越来越多的被再生制动逆变回馈装置吸收并回馈至交流电网，供其他负荷使用。
该方案已广泛应用于各新建线路，并且老线路的改造也在逐步的加装再生能馈装置。
众所周知，再生制动能馈装置本身为一种节能产品，而其另一个重要的作用是稳定直流网压，避免刹车能量将直流网压抬升过高，从而威胁到车辆和其他用的负荷的安全。
由此可见再生制动能馈装置的安全稳定运行非常重要，但是一旦某台装置因故障退出运行后，如何来协调其余各站点的能馈装置去共同出力来稳定网压，以及出力的大小如何去界定，是业内暂未有较好的解决方案。
另外，目前的再生制动能馈装置运行时，基本上都是相互独立运行，且启动阈值相对固定，而如何调节各站的启动阈值，以保证在列车正常运行的情况下，使得全线的能耗最低，以达到线路最优运行的目的，目前也是急需解决的问题。
基于以上问题，本文给出了基于线路级能馈协调控制装置的系统架构、并且基于该架构，计算得出了各站点协同出力的大小，并且针对节能优化策略，通过实际案例给出电压启动阈值调整的依据，给相关的工程项目的实施提供一定经验。
1、协同控制架构功能描述图1协同控制系统架构图基于线路级能馈协调控制装置，可实现再生制动能量逆变回馈/双向变流装置的协同控制功能。
该功能主要目的是：当某站点的再生制动装置出现故障退出或模块故障限容时，可自动降低相邻站点装置的回馈启动阈值，以降低车辆端电压，保证车辆运行安全。
城市轨道交通再生制动能量利用研究
城市轨道交通再生制动能量利用研究【摘要】本文探讨了城市轨道交通再生制动能量的利用研究。
在介绍了研究背景、研究目的和研究意义。
在讨论了再生制动能量的来源、城市轨道交通再生制动能量的利用方式、再生制动能量利用的技术方案、经济效益和环境效益。
结论部分总结了再生制动能量利用的重要性，指出其可以降低能源消耗，提高城市轨道交通系统的可持续性，并提出了未来研究方向。
通过本研究，可以更好地利用再生制动能量，增加能源利用效率，减少环境污染，促进城市轨道交通系统的可持续发展。
【关键词】城市轨道交通、再生制动能量、能量利用、研究、再生制动、技术方案、经济效益、环境效益、能源消耗、可持续性、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景研究表明，城市轨道交通系统在行驶过程中产生大量的制动能量，这部分能量会以热能的形式散失。
如果能够通过适当的技术手段将这部分能量进行有效捕获和利用，不仅可以减少能源消耗，还可以为系统提供可再生的能源补充。
对城市轨道交通再生制动能量的利用进行深入研究，具有重要的理论和实践意义。
在现有文献中，虽然已经有一些关于城市轨道交通再生制动能量利用的研究，但仍然存在一些问题和挑战，如技术手段不够成熟、经济效益有待提高等。
本文旨在通过对城市轨道交通再生制动能量的研究，探讨能够提高能源利用效率和减少环境污染的技术方案，为城市轨道交通系统的可持续发展提供理论支持和实践指导。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨城市轨道交通再生制动能量的有效利用方式，从而提高能源利用效率，减少能源消耗。
在日益加剧的能源危机和环境污染的背景下，通过充分利用再生制动能量，不仅可以降低城市轨道交通系统的能源消耗，减少对环境的影响，还可以减轻能源压力，提高城市轨道交通系统的可持续性。
研究再生制动能量利用的技术方案和经济效益，可以为城市轨道交通运营商提供科学的决策依据，推动城市轨道交通系统向更加环保、节能的方向发展。
通过深入研究城市轨道交通再生制动能量的利用，可以为提升城市轨道交通系统的能源利用效率、降低运营成本、改善环境质量等方面提供重要的理论和实践指导。
地铁牵引系统再生制动能量吸收及利用方法研究
114
中国测试
2018 年 8 月
量使得其能源消耗总量仍然比较大；因此，研究地 铁牵引系统的能源节约对降低地铁运营成本具有重 要的意义。
一般情况下，地铁系统利用再生制动装置将制 动产生的动能转换为电能再次吸收利用[1]。再生制 动是一种在地铁系统中当列车制动时将制动能量回 收的技术[2]。目前国内外主要使用的再生制动能量 吸收方法包括电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能 型以及逆变回馈型等[3]。文献[4]提出在轻轨车辆中 使用超级电容器储存列车制动产生的能量，设计了 两个 200 kW 双向多通道降压-升压转换模块，并且 将其连接到各自的超级电容器组。文献[5]提出使 用一种静止超级电容器存储装置来回收列车制动产 生 的 电 能 ， 该 装 置 具 有 大 功 率 密 度 及 双 向 DCDC 变换器的基本特性。文献[6]提出一个优化模型 使位于相同供电区间的制动列车和加速列车同步降 低能量消耗，并且建立了潮流模型来计算供电区间 内每个同步节点的再生节能因子；但是该方法并没 有考虑列车的特定速度曲线，并且加速和制动过程 是由固定时间描述的。文献[7]提出了一种随机调 度模型，该模型着眼于列车在繁忙时刻发车延误的 随机性，与不考虑随机延误的协同调度方法相比， 可以节省 8% 左右的能量损耗。文献[8]提出了一个 列车时刻表优化模型来协调同一个车站的上行列车 和下行列车，从而提高能量回收利用率，减少乘客候 车时间。文献[9]构建了一种综合节能运作模式，同 时优化列车时刻表和速度配置来降低净能耗，但是 该方法没有保持列车的周期时间和数量不发生变化。
Abstract: In order to reduce the energy consumption of trains, a scheduling method is proposed in this paper to coordinate all trains with arrivals and departures in the same electricity supply period when the energy regenerated from braking trains can be effectively utilized in the acceleration process of trains. Firstly, an integer programming model is established to reduce the energy consumption of trains. Secondly, a genetic algorithm and an allocation algorithm are established to improve the regenerative braking energy utilization. Finally, an experiment is carried out to verify the established model. The experiment results show that the proposed scheduling method can reduce 7.3% of the total energy consumption. Moreover, compared with the CS method, the proposed algorithms can improve the utilization rate of regenerative energy by 36.35% and reduce 4.73% of the total energy consumption. Keywords: regenerative braking; integer programming model; genetic algorithm; allocation algorithm; scheduling
地铁B型车牵引能耗与再生制动节能效果分析
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 。
高铁列车制动能量回收与再利用技术研究
高铁列车制动能量回收与再利用技术研究摘要：高铁列车作为一种快速、高效的城际交通工具，具有快速、高效、安全等优点，但同时也存在能源浪费的问题。
随着能源资源日益紧缺的情况，如何利用高铁列车运行中的制动能量进行回收与再利用成为了一个重要课题。
本文针对高铁列车制动能量回收与再利用技术进行了深入研究，分析了目前主流的技术方案，提出了一些改进和优化措施，希望可以为高铁列车的节能减排提供一些参考。
关键词：高铁列车；制动能量；回收与再利用；技术研究一、引言高铁列车作为一种快速、高效的城际交通工具，每天运输着大量的乘客，为人们的出行提供了便利。
然而，高铁列车的运行过程中会消耗大量的能源，其中一部分能量在列车制动时会以热能的形式散失，造成能源的浪费。
如何有效地回收和再利用高铁列车制动时产生的能量，成为高铁运输领域中亟待解决的问题。
二、高铁列车制动能量回收技术研究现状目前，关于高铁列车制动能量回收技术的研究已经取得了一些进展。
主要包括以下几个方面：1. 制动能量回收装置通过在高铁列车的车轴上安装装有电机的装置，将列车在制动过程中产生的动能转化为电能储存起来，以便在列车再次加速或行驶时使用。
这种装置可以有效地提高列车的能源利用率和运行效率。
2. 贮能装置的设计与优化制动能量回收后的电能需要存储在贮能装置中，以便在需要时释放给列车使用。
如何设计和优化这种贮能装置，使其能够高效、稳定地存储和释放电能，是当前制动能量回收技术研究的重点之一。
3. 控制系统的设计与优化高铁列车的制动能量回收需要一个精密的控制系统来控制整个过程，包括制动、能量回收、存储和释放等环节。
如何设计和优化这个控制系统，使其能够灵活、高效地控制整个回收过程，是当前制动能量回收技术研究的另一个难点。
三、高铁列车制动能量再利用技术研究现状除了对制动能量进行回收外，如何再利用回收后的能量也是一个重要的研究方向。
目前，主要有以下几种再利用技术：1. 再生制动再生制动是一种利用电能将列车减速的技术，通过将列车的运动能转化为电能并存储起来，可以在列车再次加速时释放出来，从而减少外部电源的消耗。
高铁列车再生制动技术的研究与应用
高铁列车再生制动技术的研究与应用一、引言高铁列车作为现代铁路交通的重要组成部分，具有运行速度快、安全性高、准点率高等特点，受到广泛应用。
然而，高铁列车在日常运行中会产生大量的制动能量，若能够有效利用这些制动能量，将有利于节能减排，提高能源利用效率。
因此，再生制动技术成为提高高铁列车能效的重要途径之一。
二、再生制动技术的原理再生制动是指利用列车制动时产生的制动能量进行回收和再利用的技术。
在高铁列车上，通常通过将制动器的输出转换为电能并将其输出到列车供电系统中，以达到再生利用的目的。
再生制动的基本原理是利用电机将动能转化为电能储存在电池中，然后再在需要的时候将电能释放出来，转化为动能用于推动列车。
三、再生制动技术的发展历程再生制动技术最早出现在电动汽车领域，随着电动汽车技术的发展，再生制动技术逐渐应用于轨道交通领域。
在高铁列车上，再生制动技术的发展经历了多个阶段，从最初的实验阶段到成熟的商业应用阶段。
目前，再生制动技术已经成为高铁列车智能化、节能减排的重要手段。
四、再生制动技术在高铁列车上的应用再生制动技术在高铁列车上的应用主要包括两个方面：一是在普通制动中应用再生制动技术，通过将制动能量转化为电能回收利用，减少能源浪费；二是在辅助制动中应用再生制动技术，通过控制列车的辅助制动系统，实现更高效的再生利用。
五、再生制动技术的优势和挑战再生制动技术具有明显的优势，包括节能减排、提高能效、降低运营成本等方面。
然而，再生制动技术也面临一些挑战，如如何有效控制再生制动系统的复杂性、如何优化再生制动系统的性能等。
六、再生制动技术的研究现状目前，国内外对再生制动技术的研究已经取得了一些进展，如美国的AMT技术、日本的SCMaglev技术等。
在中国，一些高铁制造企业也积极探索再生制动技术的应用，如中车集团、中车四方等。
七、再生制动技术的未来发展未来，再生制动技术将继续发展，不仅在高铁列车上得到广泛应用，也将在地铁、城市轻轨等领域得到推广。
地铁牵引系统供电节能优化研究
地铁牵引系统供电节能优化研究摘要：地铁作为现代社会重要的交通工具，每天承载着大量的乘客。
由于地铁站之间的距离相对较短，地铁车辆在短时间内频繁停止和运行，这导致了大量的牵引耗电和无法被电网吸收的再生制动能量浪费。
传统地铁车辆通常采用制动电阻来消耗无法被电网吸收的再生制动能量，但是通过引入地面能馈装置和取消车辆制动电阻，可以显著减少能源消耗，并且降低维持隧道内温度的成本。
因此，对于此课题的研究具有重要意义。
关键词：地铁；牵引系统；供电节能；优化引言：地铁运营中频繁启动和停靠导致有大量制动能量产生，最高可达40%。
若不有效利用这些能量会造成严重的能源浪费，因此需要采取措施来有效利用制动能量。
在传统地铁的牵引系统中，再生制动能量的利用方案通常包括储能模块和制动电阻等。
尽管这些方案在一定程度上能够应用能量，但在改造成本和热量挥发方面仍然存在不足之处。
因此，有必要对再生制动能馈式节能技术进行分析，通过实现对制动能量的有效应用，以满足地铁行业可持续发展的需求。
1.地铁牵引供电系统分析地铁供电系统分为中压和直流牵引两部分。
直流牵引系统本身就有“多电源”和保护“多死区”两大特征。
多电源指的是当牵引网出现短路时，整座牵引变电所都可以通过牵引网向短路处提供电力，许多人以为是两侧供电两侧的牵引变电所向短路的地方供电，但实际上并非如此。
根据不同的需求，牵引供电体统可以采用不同的操作方式，主要有如下几种方式：一是可以正常牵引变电所的是两台机组并列运行，从而产生相同作用的二十四脉冲整流。
二是在单机操作的情况下，也能实现单机群机操作。
三是在地铁牵引供电系统中，有一种情况下，需要将两个独立的牵引变电所进行解列，才能使其不运行。
四是在正常的双向电力供应之前，有一个牵引变电站发生了故障，现在已经不在运行了。
五是当尾部牵引变电站发生故障时，则需采用单侧电源。
举个例子，当一列列车在牵引网的尽头即将起动时，其运转率小于起动时的电压，则可以通过隔离侧向电气开关，使纵行的接触网并联；这样可以让回路中的阻力减小，进而减少电压损耗。
广州地铁十四号线再生制动能量回馈装置应用研究
广州地铁十四号线再生制动能量回馈装置应用研究摘要：本文通过研究广州地铁十四号线供电系统再生制动能量回馈装置及列车运行的数据，量化分析列车车载电阻能耗与再生制动能量回馈装置回馈电量的关系，验证其节能效果。
同时，进一步研究对全线装置运行参数差异化设置方案，确定最优整定值方案，实现回馈电量最大化，达到提高经济效益的目标。
关键词：地铁；再生制动能量逆变回馈装置；应用；节能1概述广州地铁十四号线一期工程（嘉禾望岗～东风）线路全长54.3km，设13座车站，供电系统采用110kV/33kV两级集中供电方式，全线共设置7套再生制动能量逆变回馈装置（以下简称能馈装置）。
能馈装置采用中压接入方案，可将列车产生的部分再生制动能量回馈至33kV中压网络。
14号线车辆编组采用6辆编组B型车，工作日全天上线运行列车17辆，行车间隔495s。
车辆的制动方式为电制动（再生制动）+空气制动（摩擦制动）。
运行中以电制动为主，空气制动为辅，并具有电制动与空气制动自动协调配合的功能。
在列车速度较高时，使用再生制动，当列车减速到一定速度再生制动不起作用时，使用空气制动。
城市轨道交通具有站间距离短，车辆运行密度高等特点，在频繁启动和制动过程中会产生数量可观的制动能量。
列车制动时所产生的制动能量是巨大的，根据经验，车辆再生制动所产生的反馈能量一般为牵引能量的30%甚至更多。
列车运行产生的再生制动能量不能完全被吸收时，由列车的车载电阻吸收装置转化为热能并散发出去。
根据运营数据，十四号线能馈装置可将全线列车制动电量约17%回馈至供电系统，但是，设置为统一电压启动值的情况下，7台能馈装置回馈的电量存在明显差异，其中两站占全线回馈电量仅为2%和4%，根据各站能馈装置运行工况的差异情况，研究一组差异化电压整定组可以有效提高能馈装置效率，增加经济效益。
同时，进一步研究车辆车载制动电阻消耗电能情况，可为车载电阻是否取消提供研究依据。
2车载制动电阻能耗与能馈装置投退关系接触网直流电压达到能馈装置回馈阀值时，装置由待机状态转入回馈运行状态，当车辆制动功率不大于额定功率2MW时，再生能量可全部被回馈到电网，装置稳压运行，直流电压波动范围能稳定在1700±20V；当制动功率大于2MW时，装置限功率运行，并不能将全部制动能量回馈利用，剩余部分将导致接触网电压升高，此时，需要车载电阻投入吸收剩余制动能量，以保障列车设备安全。
城市轨道交通列车节能问题及方案研究
城市轨道交通列车节能问题及方案研究摘要：迄今为止，由于运行环境的复杂性和实际的客流量，计算列车运行过程中的能耗仍然是一项艰巨的工作。
影响列车能耗的因素主要包括列车的牵引和制动性能，列车重量，运行速度，线路状况信号阻塞模式，列车运行模式等。
针对上述因素采取相应措施即可达到节能目的。
关键词：城市轨道；列车能耗；节能1 城市轨道交通系统总能耗城市轨道交通系统的总能耗主要包括电力、燃气、燃油、水等能源的消耗，其中主要的是电力消耗。
火车和电力照明的功耗分别约占总功耗的50％。
目前，火车牵引节能的主要研究方向是制动再生能量的回收，许多轨道交通企业都在试用安装回收装置。
但是，该方法还存在不确定性：首先，能量回收装置投资较大，无法在短时间内确定投资和节能效率比。
其次，回收装置的稳定性及其对供电系统的影响也需要进一步验证。
这项研究从改变火车部分的运行模式开始。
典型的部分是轧制坡道。
一个路段包括几个坡道，然后是几个坡道，其中可能有平坦的道路。
最佳的操作顺序是减少牵引力，增加惯性和减少制动。
通过调整列车牵引，制动和惯性的分布，计算和分析了运行水平与牵引能耗之间的关系，然后优化了时间表，以达到节能的效果。
2 城市轨道交通列车牵引能耗的影响因素在列车运行过程中，牵引能耗主要包括以下四个部分：①牵引供电系统本身消耗的能量。
它主要是由地铁牵引供电网络本身的能耗产生的，可以通过优化供电网络的设计来降低能耗。
②再生制动消耗的能量。
火车使用制动过程中产生的热能发电，并将其上载到电源网络，为其他火车提供电源。
③制动电阻消耗的能量。
主要原因是制动过程中的能量消耗，这是将制动能量转换为再生制动能量过程中的损失部分。
④火车牵引系统消耗的能量。
它是指火车牵引过程中消耗的能量。
根据城市轨道交通系统的实际情况，线路状态和列车牵引系统及列车的运行策略等因素都会对牵引能耗产生影响，具体表现如下。
（1）线路状态。
线路状况对牵引能耗的影响主要体现在线路类型，站距和线路轮廓设计方案上。
新型再生制动能量吸收装置在地铁中的应用研究
新型再生制动能量吸收装置在地铁中的应用研究发布时间：2021-08-02T02:54:05.996Z 来源：《电力设备》2021年第4期作者：张策[导读] 本文针对新型再生制动能量吸收装置在地铁中的应用给出了如下分析。
（北京市地铁运营有限公司供电分公司北京市 100082）摘要：为解决地铁运营中，能源资源消耗量大等问题，本文针对新型再生制动能量吸收装置在地铁中的应用做出了进一步探究，详细剖析了再生制动能量吸收装置工作原理、装置类型分析以及应用、未来研究方向，可为相关人员提供参考。
关键词：再生制动能量吸收装置；地铁；措施地铁车辆有制动发生时，第一选择便是再生制动。
经过调查分析，应用再生制动，可使20%-60%的列车动能有所转变，使其成为电能，在直流网中回馈。
所以，站在节能角度，抑制列车制动时产生的直流母线电压升高层面、列车环境改善层面等，在建设地铁过程中，对于成熟有效的再生制动吸收装置进行设施，有非常重要的意义。
因此，本文针对新型再生制动能量吸收装置在地铁中的应用给出了如下分析。
1、再生制动能量吸收装置工作原理分析由于地铁技术的成熟和进步，对于地铁再生制动能量吸收装置有了更加深层次的探究。
对于该项装置，产生的重视程度越来越高。
其中再生制动的工作原理为：利用直流牵引形式供电，在牵引变电所中，对二极管不可控整流进行了应用，所以能量会由交流测，流向直流侧，只会产生单向流动性能量[1]。
在列车有制动发生时，牵引电机当中的电动工况会有所转换，使其成为发电工况，这样便可转换列车的动能，成为电能。
其中，一部分电能，会被本身存在的辅助电力设备所消耗，而更多的都会在直流牵引网中回馈，如果同一供电段内部，其他列车都存在牵引，会对直流牵引网上的再生能量进行吸引。
如果列车并没有较高的发车密度，也就不具备牵引列车吸收再生能量，或者不会对再生能量完全吸收，剩下的能量会迅速抬升牵引网电压。
一旦网压大于限定值，为了对车辆设备的安全性给予保障，需要切除再生制动，以便导致再生失效。
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413/2008收稿日期：2008-03-11作者简介：张文丽(1977-)，女，在读硕士研究生，专业为电力系统自动化，研究方向为轨道交通仿真与优化。
地铁列车再生制动节能仿真研究张文丽，李群湛，刘 炜，解绍锋（西南交通大学电气工程学院，四川成都610031）摘 要：地铁列车发展初期，列车制动时仅选用车载电阻制动加机械制动，但是这样造成了环境温度的升高，不利于能源的充分利用，不能达到较好的节能效果。
通过软件仿真数据，在不同运行图下，分析了列车采用电阻制动和再生制动方式下能量节省的变化，从而选择更为经济的方案。
关键词：再生制动；电阻制动；车载电阻制动；地面电阻制动中图分类号：U260.359文献标识码：A 文章编号：1671-8410(2008)03-0041-04Simulation Research on Energy Saving Scheme of Metro VehicleRegenerative BrakingZHANG Wen-li ,LI Qun-zhan ,LIU Wei ,XIE Shao-feng(College of Electronic Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610031, China)Abstract: In the primary period, only resistance braking and mechanical braking are adopted by metro vehicles. It will bring the temperature and energy loss increasing and is not good for energy saving. With the simulation data and under the different working diagrams of vehicle, we calculate and analyze changes of saving energy with regenerative braking or with resistance braking. Results show that regenerative braking is more economical.Key words: regenerative braking; resistance braking; braking resistance on vehicle; braking resistance on ground0引言随着我国经济的迅速发展，城市交通拥挤状况日益严重。
地铁是现代化大都市的标志之一，具有快捷、舒适、安全和载客量大的优势，能有效缓解城市交通的紧张状况。
由于采用电力能源做动力，无污染，噪声小，地铁成为发达城市的市内交通的主力军[1]。
由于站间距离短，调速及停车频繁，而车辆起动和制动时间短，运行速度高且必须保证安全运行，要求地铁列车制动系统性能稳定、动作快、制动距离短、操作简单灵活、调速停车平稳和准确；同时，由于地铁车辆自重轻，乘客上下对车辆重量影响大，因此，制动系统必须在各种情况下使车辆制动率不随载荷变化，始终保持恒定的性能。
地铁列车的制动系统包括电制动和机械制动。
当地铁列车开始制动时，通常采用电制动，牵引电机由电动机状态转换成发电机状态，将车辆行进的动能转换成电能产生制动力。
当速度降到一定值时，再由电制动换成机械制动。
采用电制动，将再生的能量反馈到支流牵引网，供其它列车使用，称为再生制动。
但是这部分电能一般不能完全被线路上其他正在运行的车辆吸收，而这部分多余电能会引起直流牵引网电压的升高。
直流牵引网电压升高到一定程度，其结果可能是灾难性的。
为此需要设置消耗电阻，将电网电压控制在额定值。
利用电阻消耗再生制动电能的情况即称为电阻制动。
本文主要介绍地铁列车采用电制动时，合理配置制动电阻，通过调整运行图，达到能量充分利用，节省资源的效果。
1地铁列车制动方式目前采用电阻消耗再生能量的方式有2种：车载制动电阻和变电所处安装地面制动电阻。
图1示出车载电阻制动方式[2]，为1台逆变器驱动2台牵引电机。
当列车开始制动，电机作为发电机运转，产生再生电能，除去列车自身消耗的能量外，由控制系统打开车载电阻，消耗剩余电能。
车载电阻制动是比较成熟的技术，结构简单，控制方便，制动力稳定，不受电网电压及是否有制动负载吸收的影响。
北京地铁初期发展采用的8K 型列车即采用车载电阻制动。
但是这种方式增加了车辆的重量和复杂程度，且产生的热量不易排出，容易使得隧道和站台的温度过高，增加了站内环控系统的负担，进而影响各种电气设备的性能。
对车载设备而言，其运行环境比地面环境恶劣，因此对其体积、重量和可靠性等都有严格的要求。
且车载设备只能供本车使用，使用效率较低。
车载电阻可保护列车设备，当列车电压达到1800V 时，必须启动车载电阻，所以车载电阻装置是列车必须的设备。
可通过合理调整运行图以减少车载电阻启动次数。
图2示出地面电阻制动方式。
当列车处于再生制动车况时，再生部分电能通过控制元件反馈到直流供电线路上。
当线路电压超过规定值(一般为1750V ）时，启动地面制动电阻以消耗牵引网上多余的电能。
采用地面电阻制动方式能够减轻车辆重量达到降低牵引电机功率的目的，同时可以减轻甚至避免因电阻制动产生的热量所带来隧道和站台内的温升问题。
且对地面固定设置的设备来说，由于空间相对大了很多，对它的要求则宽松得多。
再生电能是从列车输送到供电线路的，列车处电压最高，电阻设置在变电所，容易发生制动失效，且对列车设备有不利影响，因此在控制方面需要增加检测设备，在保护列车的同时达到较好的制动效果。
对不同运行图下列车制动时采用车载电阻制动方式与采用再生制动配合电阻制动方式实例进行仿真分析，结果显示后者是更为经济的节能方案。
2仿真分析仿真软件用VC++编辑开发，针对城市轨道直流牵引供电系统，采用由接触网、钢轨、杂散电流收集网和大地组成的4层网络模型，将全线直流牵引网模拟成一个完整的动态网络，准确地仿真直流牵引供电系统接触网、钢轨、杂散电流收集网电位，泄漏电流以及变电所负荷曲线等多导线直流牵引供电系统数学模型[3，4]，其中牵引变电所采用24脉波整流机组，列车用等效电流源模型。
以广州地铁某段设计线路为例，对地铁列车运行初期、近期和远期的运行数据进行分析计算。
随着列车运行图的改变，以牵引变电所直流侧的数据计算出再生制动节能率的变化。
列车采用电阻制动方式时，仅启动车载制动电阻，将制动能量完全消耗在车载电阻上；采用再生制动时，在满足自身所需的基本能量外，将剩余能量反馈到牵引网上。
如监测到某辆列车处电压超过1800V ，为保护列车设备，启动车载制动电阻，假定车载制动完全能消耗再生电能，此车不再反馈电能到牵引网；当处于制动车况的列车较多，反馈到牵引网上的能量过多，导致牵引变电站处电压超过1750V 时，启动地面电阻装置。
图3和图4示出2种制动方式下列车的距离取流曲线。
该曲线是根据牵引仿真结果，计算出列车位置与该位置所需列车牵引电流的关系，体现了列车沿线能耗分布情况。
图2变电所地面电阻制动装方式意图Fig.2Schematic diagram of substation resistance braking on ground图1车载电阻制动方式示意图Fig.1Schematic diagram of resistance braking on vehicle图3中，列车在整个运行过程没有反馈能量到牵引网上，再生电能全部被车载制动电阻吸收。
图4中，列车制动时反馈电能到牵引网上，在5～6km 处列车制动，启动了车载制动电阻，没有反馈能量到牵引网上。
2.1仿真计算原始参数机车类型为A 型车（国标GB/T7928－2003《地铁车辆通用技术条件》中规定A 型车辆的长度为22m ，车辆的宽度为3.0m ，轴重小于/等于16t ；额定载客量为310人/辆）；牵引变电所6个；供电区间5个；车站10个；站内停车时间30.0s （每秒扫描一次）。
2.2仿真数据2.2.1发车间隔时间360s 情况针对发车间隔时间为360s 情况，对一个追踪间隔的仿真数据进行统计，6个变电所(整流机组)处的发出功率情况如图6所示。
图中出现负值即为变电站处电阻装置启动，消耗多余的能量。
图6(a)为车载电阻制动方式，变电所发出的电能为6873.274kW ·h 。
图6(b)为再生制动结合车载电阻制动和变电站地面电阻制动方式，整流机组共发出电能6127.734kW ·h ，其中1号整流机组出现负值，反映此时列车反馈到1号变电站处的能量过剩，制动电阻启动，消耗能量为 7.975kW ·h。
图3电阻制动列车距离取流曲线Fig.3Vehicle distance & traction current in resistance braking图4再生制动列车距离取流曲线Fig.4Vehicle distance & traction currentin regeneration braking表1牵引变电所位置Tab. 1Location of traction substations变电所编号变电所位置/k m1021.11535.90849.000512.372614.150表2车站位置Tab.2Location of stations车站编号车站位置/km 1021.0233.39445.82757.02169.414710.318812.292913.1981014.069(a)发车间隔120s(a)120s departureinterval(b)发车间隔240s(b)240s departure interval(c)发车间隔360s(c)360s departure interval图5不同发车时间间隔下的列车运行图Fig.5Working diagram of train with different departure intervals(a)电阻制动(a) Resistance braking443/2008地铁列车再生制动节能仿真研究2.2.2发车间隔时间240s 情况在240s 发车间隔时间运行图下，计算制动情况下6个牵引变电所发出电能情况。
电阻制动时，发出电能为10209.2235kW ·h （图7(a)）。
再生制动时，发出电能为8167.1085kW ·h （图7(b)），地面电阻装置消耗电能68.739kW ·h ，其中1号机组处电阻消耗电能2.367kW ·h ，2号机组处消耗电能0.141 kW ·h ，5号机组处消耗电能36.432kW ·h ，6号机组处消耗电能29.799kW ·h 。