基于超級電容的城市軌道交通列車制動方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種軌道電氣設(shè)備，尤其涉及一種軌道交通制動方法，本發(fā)明還涉及一種軌道交通制動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在城市軌道交通中，城市軌道交通列車制動一般采用電制動和機(jī)械制動兩種方式。電制動又分為再生制動和電阻制動。城市軌道交通列車制動過程中，優(yōu)先采用再生制動，當(dāng)再生制動能量不能被其他車輛吸收時(或接觸網(wǎng)網(wǎng)壓達(dá)到某一限定值時)，啟動電阻制動。
[0003]隨著軌道交通列車技術(shù)的不斷發(fā)展，目前列車的電制動力基本上可以滿足列車的制動需求，而電阻制動的啟動時機(jī)，受當(dāng)時列車的行車密度、接觸網(wǎng)的供電區(qū)間距離以及列車的載重等因素影響。據(jù)不完全統(tǒng)計(以一列4動2拖的A型車為例)，一列車制動電阻一年消耗的能量可達(dá)240萬KWh以上，能量消耗比較大。其大量電能以熱能的形式消耗掉，也提高了地鐵隧道的溫度，在一定程度上增加了隧道通風(fēng)的負(fù)荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對目前地鐵列車制動電阻的耗能，以及對隧道通風(fēng)的負(fù)面影響，提供一種可替代列車制動電阻且節(jié)能環(huán)保的新型制動方法及系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
基于超級電容的城市軌道交通列車制動方法，其包括儲能步驟和釋能步驟；所述儲能步驟具體包括子步驟:S11，在列車制動時，利用超級電容吸收列車制動時的制動能量；所述釋能步驟具體包括子步驟:S21，在列車系統(tǒng)需要用電時，利用超級電容釋放能量。
[0006]優(yōu)選的，所述儲能步驟還包括子步驟:S12，判斷超級電容能量是否儲滿，如是，則進(jìn)入步驟S13，否則超級電容繼續(xù)吸收制動能量；S13，判斷制動能量是否還有剩余，如是，則利用制動電阻消耗剩余能量。
[0007]優(yōu)選的，所述步驟S11具體包括子步驟:S111，列車制動時，利用超級電容優(yōu)先吸收列車反饋至接觸網(wǎng)的能量；或者S112，列車制動時，利用超級電容吸收列車原電阻制動的能量。
[0008]優(yōu)選的，所述步驟S112具體包括子步驟:S1121，列車制動時，把制動能量反饋至接觸網(wǎng)；S1122，判斷接觸網(wǎng)的電壓值是否超過閥值，如是，則利用超級電容吸收接觸網(wǎng)的能量。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟S21具體包括子步驟:S211，在列車牽引時，利用超級電容直接釋放能量到列車牽引單元，為列車提供動能；或者S212，在列車系統(tǒng)中的輔助系統(tǒng)需要用電時，利用超級電容釋放能量為輔助系統(tǒng)供電，所述輔助系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)和/或語音提示系統(tǒng)和/或安全門控制系統(tǒng)。
[0010]基于超級電容的城市軌道交通列車制動系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括其包括牽引單元、接觸網(wǎng)單元和儲能單元，所述牽引單元、接觸網(wǎng)單元和儲能單元彼此互相連接，所述儲能單元包括超級電容；所述超級電容用于直接吸收來自列車原制動電阻的能量或者吸收牽引單元反饋至接觸網(wǎng)的能量，并在列車系統(tǒng)需要用電時釋放能量。
[0011]優(yōu)選的，所述儲能單元還包括連接子單元、轉(zhuǎn)換子單元和控制子單元，所述連接子單元、轉(zhuǎn)換子單元、超級電容依次連接，所述控制子單元分別與連接子單元、轉(zhuǎn)換子單元和超級電容連接，所述連接子單元分別與牽弓I單元連接和接觸網(wǎng)單元連接。
[0012]優(yōu)選的，還包括制動電阻，所述制動電阻與儲能單元并聯(lián)，用于消耗超級電容儲滿后的剩余能量，所述制動電阻分別與連接子單元和控制子單元連接。
[0013]優(yōu)選的，還包括備用系統(tǒng)，所述備用系統(tǒng)與儲能單元并聯(lián)，用于在儲能單元發(fā)生故障時消耗超級電容儲滿后的剩余能量，所述制動電阻分別與連接子單元和控制子單元連接。所述備用系統(tǒng)包括接觸器單元和/或散熱器單元和/或監(jiān)控單元。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明一種基于超級電容的新型制動系統(tǒng)通過與車輛牽引制動系統(tǒng)的匹配設(shè)計，可以替代制動電阻，實現(xiàn)車輛運(yùn)行的節(jié)能減排，同時也減少了地鐵制動熱量的散發(fā)，有效降低了隧道溫升，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
[0015]另外，考慮到目前超級電容容量和重量的矛盾，以及列車輕量化節(jié)能的要求，可以適當(dāng)考慮在該新型制動系統(tǒng)中保留一部分制動電阻的功能，當(dāng)超級電容無法吸收制動能量時，該新型制動系統(tǒng)中的制動電阻吸收剩余的制動能量。
[0016]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種軌道交通車輛系統(tǒng)中。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明列車制動方法一種實施例的流程示意圖；
圖2是本發(fā)明列車制動系統(tǒng)第一種實施例的系統(tǒng)框圖；
圖3是本發(fā)明列車制動系統(tǒng)第二種實施例的系統(tǒng)框圖。
【具體實施方式】
[0018]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0019]本發(fā)明的基本構(gòu)思是:基于一種能夠高效吸收和釋放軌道交通車輛部分制動能量(原制動電阻的能量)的超級電容，并替代制動電阻的新型制動方式。利用軌道車輛原制動電阻輸入接口(即車輛牽引逆變模塊輸出給制動電阻的接口)，接收來自車輛的牽引和制動等控制命令，實現(xiàn)對超級電容循環(huán)充電和放電的控制。
[0020]具體來說，根據(jù)不同軌道交通線路特點(diǎn)；考慮到不同運(yùn)營組織狀況(行車間隔)；車輛載荷(載客)情況；以及車輛本身的牽引制動特性等因素，綜合設(shè)計超級電容容量大小，并預(yù)留一定的容量。其次，在合理控制管理超級電容各模塊之間的均壓和溫度后，吸收來自車輛牽引逆變模塊輸出的制動能量(即原電阻制動能量)，在車輛牽引時，快速釋放超級電容的能量供車輛牽引，尤其時列車啟動牽引時，對穩(wěn)定網(wǎng)壓(降低接觸網(wǎng)供電負(fù)荷)有一定的積極作用。最后，作為較佳方案，除考慮超級電容容量的冗余性和穩(wěn)定性設(shè)計外，還須考慮此儲能系統(tǒng)檢修維護(hù)的便利性和安全性，為此得考慮一套安全連鎖裝置(快速放電裝置)，確保此儲能系統(tǒng)在開箱檢查時，檢修維護(hù)人員的安全。
[0021 ] 具體工作過程包括步驟:
A，車輛電制動過程中，在網(wǎng)壓超過某一限值后，該新型制動系統(tǒng)中的超級電容開始充電；
B，車輛在牽引時，綜合考慮超級電容儲存電量和當(dāng)時接觸網(wǎng)網(wǎng)壓，對該新型制動系統(tǒng)中的超級電容進(jìn)行放電。
[0022]如圖1所示，基于超級電容的城市軌道交通列車制動方法，其包括儲能步驟和釋能步驟；所述儲能步驟具體包括子步驟:S11，在列車制動時，利用超級電容吸收列車制動時的制動能量；所述釋能步驟具體包括子步驟:S21，在列車系統(tǒng)需要用電時，利用超級電容釋放能量。
[0023]優(yōu)選的，所述儲能步驟還包括子步驟:S12，判斷超級電容能量是否儲滿，如是，則進(jìn)入步驟S13，否則超級電容繼續(xù)吸收制動能量；S13，判斷制動能量是否還有剩余，如是，則利用制動電阻消耗剩余能量。
[0024]優(yōu)選的，所述步驟S11具體包括子步驟:S111，列車制動時，利用超級電容優(yōu)先吸收列車反饋至接觸網(wǎng)的能量；或者S112，列車制動時，利用超級電容吸收列車原電阻制動的能量?？紤]到目前城市軌道列車制動電阻耗能較大，一種基于超級電容的城市軌道列車新型制動系統(tǒng)，方案一:在列車制動時，吸收來自列車牽引單元釋放給制動電阻的能量(即吸收傳統(tǒng)制動方案中列車電阻制動的能量)，在列車牽引時，該發(fā)明制動系統(tǒng)釋放能量給列車牽引單元。方案二:在列車制動時，吸收列車反饋至接觸網(wǎng)的能量(即吸收列車再生制動的能量)，在列車牽引時，該新型制動系統(tǒng)釋放能量給接觸網(wǎng)。
[0025]優(yōu)選的，所述步驟S112具體包括子步驟:S1121，列車制動時，把制動能量反饋至接觸網(wǎng)；S1122，判斷接觸網(wǎng)的電壓值是否超過閥值，如是，則利用超級電容吸收接觸網(wǎng)的能量。
[0026]優(yōu)選的，所述步驟S21具體包括子步驟:S211，在列車牽引時，利用超級電容直接釋放能量到列車牽引單元，為列車提供動能；或者S212，在列車系統(tǒng)中的輔助系統(tǒng)需要用電時，利用超級電容釋放能量為輔助系統(tǒng)供電，所述輔助系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)和/或語音提示系統(tǒng)和/或安全門控制系統(tǒng)。
[0027]作為本發(fā)明一種優(yōu)選的實施例，可以在整條軌道交通線路上安裝一個或若干個儲能單元，通過接觸網(wǎng)吸收來自全線列車制動能量。
[0028]如圖2所示，基于超級電容的城市軌道交通列車制動系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括其包括牽引