基于地鐵B型車牽引能耗與再生制動節(jié)能效果分析

王澤軍

摘 要：伴隨著城市交通體系的日漸發(fā)達(dá)，以及節(jié)能城市的建設(shè)，交通發(fā)展需要在原始交通工具正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，降低其能耗，實(shí)現(xiàn)交通工具的節(jié)能減排。在本文中通過對地鐵列車運(yùn)行速度曲線的真實(shí)模擬，對列車的實(shí)際牽引能耗進(jìn)行分析，選取地鐵B型車，對其單位能耗、列車上下行方向能耗進(jìn)行分析，并且計(jì)算出其再生制動節(jié)能效果。希望通過相關(guān)的研究促進(jìn)城市地鐵節(jié)能減排運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：地鐵B型車；牽引能耗；再生制動；節(jié)能效果分析

中圖分類號：U268.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0002-01

目前，城市地鐵的耗電量比較大，平均每輛車的耗電功率在2000-3000kW。因此，對于地鐵牽引能耗進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)再生制動節(jié)能，能夠有效的降低城市地鐵運(yùn)行耗電量，大幅度減少地鐵運(yùn)行成本。其中地鐵B型車在進(jìn)行用電牽引環(huán)節(jié)中主要包含了牽引用電、空調(diào)用電、車輛自身用電三部分，B型車牽引耗電量最大。從該方面進(jìn)行研究，能夠?qū)崿F(xiàn)制定節(jié)能。

1 地鐵B型車牽引能耗分析

目前，我國地鐵車輛以B型車輛為主，B型車輛類型主要分為B1和B2，其中B1型列車為3動3拖編組，B2型列車為4動2拖編組。

1.1 列車速度分析

根據(jù)B2型 車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，得出這樣的數(shù)據(jù)信息，地鐵在平直干燥軌道上進(jìn)行啟動加速時(shí)，其速度從0直接加速到40km/h，其平均起動加速度大于等于1.0m/s2。而速度從0加速到100km/h時(shí)，其中平均起動加速度大于等于0.5m/s2。反過來，列車進(jìn)行制動減速環(huán)節(jié)中，其制動初速度為100km/s2時(shí)，其常用的制動平均減速度大于等于1.0m/s2。

在對北京市B型地鐵啟動與制動加速度和減速度進(jìn)行分析中，能夠發(fā)現(xiàn)，B型車從0加速到96km/s時(shí)，加速度在0.6 -1.0m/s2。那么在這樣的理論值與實(shí)際值進(jìn)行對比環(huán)節(jié)中能夠發(fā)現(xiàn)，實(shí)際的地鐵列車的加速度均高于指標(biāo)，針對這樣的情況，具體的原因如下：第一，在B型地鐵線路上進(jìn)行不同程度的坡度設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出節(jié)能坡。第二，節(jié)能坡能夠?qū)崿F(xiàn)高車站、低區(qū)間，保障列車在出站環(huán)節(jié)中是下坡，其啟動的加速度就比較快，也比較節(jié)能。在進(jìn)站為上坡路，制動減速也比較快，通過增加滑動摩擦力的方式，迅速的停車[1]。

1.2 牽引耗電分析

B型車中不同的細(xì)分型號其運(yùn)行牽引耗電量不同，其中B2型列車每千米的電能消耗為3.41千萬時(shí)。而B1型列車每千米的電能消耗為3.25千瓦時(shí)。具數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國地鐵每車每千米的耗電量一般在2.5-3.0千瓦時(shí)之間。而北京某線路的列車單位耗電量指標(biāo)較高，與線路中坡段位置以及坡段長度有關(guān)系。在某條線路中，其為南北向線路，在地鐵列車上行方向與下行方向之間相差34米[2]。

2 地鐵B型車再生制動節(jié)能方案

為了實(shí)現(xiàn)地鐵B型車的牽引節(jié)能，需要針對地鐵B型車進(jìn)行再生制動節(jié)能方案的確定。首先需要進(jìn)行再生制動電能的分析，其次，對B型車的運(yùn)行速度進(jìn)行合理化的調(diào)節(jié)，最后對車輛類型的選擇進(jìn)行分析。

2.1 再生制動電能分析

B2型車在下行與上行中的耗電量分別為958每千瓦時(shí)、1066每千瓦時(shí)，上下行差額在108每千瓦時(shí)；其再生制動電能分別為481.98每千瓦時(shí)，553每千瓦時(shí)，上下行差額為71每千瓦時(shí)。節(jié)能效果效率為50%；B1型車在下行與上行中的耗電量分別為912每千瓦時(shí)、1053每千瓦時(shí)，上下行差額在141每千瓦時(shí)；其再生制動電能分別為455每千瓦時(shí)，492每千瓦時(shí)，上下行差額為37每千瓦時(shí)，節(jié)能效率為49%。從以上數(shù)據(jù)中能夠得出以下結(jié)論：

第一，地鐵再生電能與列車制動初速度之間為正比例關(guān)系，當(dāng)制動的初始速度比較大的情況下，其再生電能量將會增大。但是如果在上坡道進(jìn)行制動環(huán)節(jié)中，所需要的制動力都比較小，其再生電能量也隨之降低了很多[3]。

第二，再生制動電能與地鐵列車的質(zhì)量相關(guān)，但與動車、拖車的比例關(guān)系不大。在進(jìn)行分析環(huán)節(jié)中能夠發(fā)現(xiàn)B2型車的線網(wǎng)電流大些。

2.2 運(yùn)行速度的合理化調(diào)節(jié)

為了實(shí)現(xiàn)再生制動節(jié)能，需要對地鐵列車的實(shí)際運(yùn)行速度進(jìn)行合理化的調(diào)節(jié)，具體的調(diào)節(jié)中，需要將列車運(yùn)行的速度提升。目前，在很多城市中都將地鐵的運(yùn)行速度提升。在不同的速度習(xí)其再生制動能耗不同，所達(dá)到的節(jié)能效果也不同。如，當(dāng)最高的運(yùn)行速度為75km/h時(shí)，區(qū)間運(yùn)行時(shí)間為3223秒，最大的牽引能耗為709；當(dāng)最高的運(yùn)行速度為95km/h時(shí)，區(qū)間運(yùn)行時(shí)間為2936秒，最大的牽引能耗為895。針對以上數(shù)據(jù)分析，列車提速之后的能耗時(shí)增加了25%。

3 結(jié)語

綜上所述，在本文中對地鐵B型車牽引能耗進(jìn)行分析，B1型車在上行方向中，其牽引耗電與下行方向的耗電相比，電量多出12%。B2型車在上行方向中，其牽引耗電與下行方向的耗電相比，電量多出14%。為了實(shí)現(xiàn)地鐵B型車的牽引節(jié)能，需要針對地鐵B型車進(jìn)行再生制動節(jié)能方案的確定。首先需要進(jìn)行再生制動電能的分析，其次，對B型車的運(yùn)行速度進(jìn)行合理化的調(diào)節(jié)，最后對車輛類型的選擇進(jìn)行分析。

參考文獻(xiàn)

[1]梁廣深，黃隆飛.地鐵B型車牽引能耗與再生制動節(jié)能效果分析[J].城市軌道交通研究，2016，02：27-33.

[2]林文立.地鐵動車牽引傳動系統(tǒng)分析、建模及優(yōu)化[D].北京交通大學(xué)，2010.

[3]胡鵬.城市軌道交通列車運(yùn)行能耗優(yōu)化及仿真[D].西南交通大學(xué)，2013.