地铁车辆再生制动能量利用方案
地铁再生制动原理
地铁再生制动原理随着城市的发展和人口的增加，地铁作为城市交通的重要组成部分，越来越受到人们的青睐。
然而，地铁作为一种大型交通工具，其制动系统的设计和运行也变得愈加重要。
再生制动作为一种新型的制动方式，不仅可以提高地铁的能效，还可以减少能源消耗和环境污染。
本文将介绍地铁再生制动的原理和实现方法。
一、再生制动的定义再生制动是一种新型的制动方式，其原理是将制动产生的能量转化为电能，并将其储存到电容器或蓄电池中，以便后续使用。
再生制动的优点在于，它可以将制动产生的能量回收利用，从而提高地铁的能效和节约能源。
同时，再生制动还可以减少制动时的噪音和减少制动器的磨损，从而延长地铁的寿命。
二、再生制动的原理再生制动的原理是基于电动机的工作原理。
当地铁行驶时，电动机将电能转化为机械能，从而驱动地铁运动。
而当地铁需要制动时，电动机就会反转，将机械能转化为电能，并将其送回到电容器或蓄电池中。
这样一来，制动产生的能量就得到了回收利用，从而提高了地铁的能效和节约了能源。
三、再生制动的实现方法再生制动的实现方法主要有两种：直接制动和间接制动。
直接制动是指将电动机的电源直接切断，从而使电动机反转并将制动产生的能量送回到电容器或蓄电池中。
这种方法的优点在于简单易行，但缺点在于制动效果不够理想，容易造成电机的损坏。
间接制动是指通过电阻器将电动机的电源接地，从而使电动机反转并将制动产生的能量送回到电容器或蓄电池中。
这种方法的优点在于制动效果更加理想，但缺点在于需要较多的设备和空间。
四、再生制动的应用再生制动在地铁中的应用越来越广泛。
目前，许多地铁公司都开始采用再生制动技术，以提高地铁的能效和节约能源。
例如，北京地铁采用了再生制动技术，其能效比传统地铁提高了20%以上。
上海地铁也采用了再生制动技术，其能效比传统地铁提高了15%以上。
随着技术的不断进步和应用的不断扩大，再生制动将会成为地铁制动技术的主流。
总之，再生制动作为一种新型的制动方式，不仅可以提高地铁的能效，还可以减少能源消耗和环境污染。
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。
城市轨道交通车辆再生制动能量的回收利用
城市轨道交通车辆再生制动能量的回收利用摘要：城市轨道交通车辆的制动能量相当可观。
研究如何回收利用，将牵引网电压波动控制在允许范围内，不仅直接关系到经济，也是我国建设节能低碳社会的重要组成部分，对缓解国内外能源紧张的现状具有重要的现实意义。
关键词：城市轨道交通；车辆制动能量；回收利用；叙述了城市轨道交通车辆再生制动能量回收利用方式中的消耗型、储能型和逆变回馈型三种系统方案，并比较分析了三种系统方案的经济技术性。
重点分析了逆变回馈型车辆再生制动能量回收利用方案。
采用逆变回馈型车辆制动能量回收装置，在技术成熟度、国产化水平、经济效益等方面均适合我国城市轨道交通工程建设运营的发展需要，是工程应用的方向。
在确定车辆制动能量回收装置设置方案时，应进行经济技术比较，以确定合理的设置方案，保证社会效益与经济效益均优。
一、车辆再生制动能量回收利用现状1．消耗型吸收装置。
电阻消耗型制动能量吸收装置主要分为车载制动电阻和地面制动电阻两种基本类型。
车载制动电阻由车辆厂配套提供，已经广泛应用于国内外的轨道交通车辆中。
地面电阻耗能型再生制动能量吸收装置主要采用多相IGBT(绝缘栅双极晶体管)斩波器和吸收电阻配合的恒压吸收方式，其工作原理是：根据再生制动时直流母线电压的变化状态调节斩波器的导通比，从而改变吸收功率，将直流电压恒定在某一设定值的范围内，并将制动能量消耗在吸收电阻上。
该吸收装置的电气系统主要由三部分组成：隔离控制、滤波和IGBT斩波器、吸收电阻。
电阻耗能装置的电气原理简单、设备可靠性高、维护工作量小，在车辆和地面上均已经有大量的成熟运行经验。
但电阻消耗装置将制动电能转化为热能传导至空气中，未能充分利用电能，造成了浪费。
2.储能型吸收装置。
（1）超级电容储能型。
该装置的储能介质为大功率电容，利用电容的充放电原理实现车辆再生电能的吸收和利用。
当供电区间内有列车需要取流时，该装置就将所储存的电能释放出去供列车利用。
该吸收装置的电气系统主要由储能电容器组、IGBT斩波器、直流快速断路器、电动隔离开关、传感器和微机控制单元等组成，具有储能和稳压两种工作模式。
1500V城轨系统再生制动能量的储存利用
作者简介 ： 黄舰 ， ， 男 副总工程师 ， 高级 工程 师 ， 从事城市轨道 交通建 设的规划与管理，ｊ８ ５ ＠１ ６ ｃ ｍ ｈ １８ ２ ．ｏ ７
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本 。欧洲方 面， 级 电容储 能式再 生 能量储 存装置 大 超
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减 少 Ｃ ， 出量 ３０ ／ ； 缺 点 是 锂 离 子 电池 充放 电 Ｏ 排 ５ ｔ年 其
反应速度 比超级 电容 慢 、 积较 大 ， 目前造 价太高 。 体 且 对于 １０ ５ ０Ｖ供 电系统 ， 超级 电容储能 式再生能量储 存 装置 目前地下铁道公司 山东青 岛 １青 ２６ ２ ； ．青岛易特优 电子有限公司 山东青 岛 ６０ ２ ２ ２ ６６ ） ６０ １
隔大于 ６ ｉ ， ｎ时 再生 制 动能量 被 吸 收的概 率几 乎 为 ｍ
零， 这样 ， 大 部 分 制 动 能 量 将 被 车 辆 吸 收 电 阻 所 吸 绝
释 放 出来 再 利用 。该 方 案 的最 大 节 电 效 果 可 达 到 地 铁
ｌ 研究 背景
在城市轨道交通工程 中 ， 交 变压变频 的传动方 直一
式 已经普遍采用 ， 车制动逐 渐采 用再 生制 动。列车 列 在运行过程 中， 由于站 间距较短 ， 列车启 动、 制动频繁 ，
制动能量是相 当可观 的。根据 经验 ， 列车再 生制 动产 生 的反馈能量一般 为牵引能量 的 ３ ％甚至更多 。这些 ０ 再生能量除了按 一定 比例 （ 一般 为 ２ ％ ～８ ％ ， 据 ０ ０ 根
都市快轨交通 ・第２ 卷 第 ３期 ２ １ ３ ０ ０年 ６月
城市轨道交通可再生制动方案
城市轨道交通可再生制动方案摘要：城市轨道车辆运行具有频繁启动、制动的特点，机车制动能量的可再生利用已成为了城市轨道交通节能的主要方式。
本文对比分析了城市轨道交通可再生制动能量吸收的若干方案，重点分析了基于超级电容的储能型和逆变回馈型可再生制动系统的工作原理和典型拓扑结构。
最后介绍了储能-逆变回馈复合型制动方案。
关键词：城市轨道交通；可再生制动；双向直流变换器；逆变回馈Research on Absorb Project of Regenerative Braking in Urban RailTransitAbstract: Frequent start and braking are the main features of urban rail transportation, and theregenerative utility of braking energy has been considered as one of the most important approach to saveenergy of urban rail transit. Some strategies of regenerative braking energy absorbing is analyzed andcompared in the paper. The principle and typical topological structures of regenerative braking systembased on energy storage of super capacitors and feedback inverters are discussed in detail. Finally, thestrategy that combines energy storage and feedback inverter is presented.Key words:unban rail transit; regenerative braking; bi-directional DC/DC converter; feedback inverter1. 引言随着城市化进程的逐渐加快，城市轨道交通发展迅速。
地铁能馈再生制动能量利用原理
机车再生制动能量吸收利用方案2014年8月汇报内容一、机车再生制动能量吸收利用的意义机械能→电能机械能→热能机械能→热能将再生制动的能量回收再利用；可采用储能、回馈等方式。
减少隧道内热量的排放；减小环控动力负荷，节约环控投资。
减小机车轴重，增加了载客能力；节约车底空间，减小电气布线难度。
全被其它车辆和本车的用电设备吸收时，牵引网电压将很快上升，网压上升到一定程度1、电阻耗能型由于电阻装置将吸收的能量均以发热的形式消耗掉，装置顶部温度高，出现过烤化灯管等问。
(北京地铁15号线中段地下站的电阻室设置在地面，为封闭式房间，后改为栏杆形通过对北京已通线运行情况调查，电阻工作时会1、电阻耗能型2、逆变回馈型二、国内外技术现状2.12.2逆变回馈型再生电能利用装置的直流侧与牵引变电所中的整流器直流母线相联，其交流进3、储能型（超级电容储能、飞轮储能）储能型再生制动能量吸收装置主要采用IGBT逆变器将列车的再生制动能量吸收到大容量电能释放出去并进行再利用。
电容储能装置原理图经初步估算，电容型装置在北京地铁的寿命约10年。
储能装置接线示意图储能单元3、储能型（超级电容储能、飞轮储能）电容储能型应用情况：三、再生制动能量吸收利用方案比较1、中压逆变型装置接入系统方案①2、中压逆变型装置系统参数3、中压逆变型装置应用情况18变压器交流低压开关柜中压能馈装置4、设备实物照片-北京10号线二期-千驷驭-2000kW4、设备实物照片-14号线西段-时代电气-3600kW（间歇工作20s/120s）变压器双向变流器直流柜（隔离开关和电抗器）5、实测数据分析-北京10号线5、实测数据分析-北京10号线5、实测数据分析-10号线根据实测数据，十里河变电所能馈装置1月22-4月10日期间日均节能1724度。
5、实测数据分析-10号线根据实测数据，西钓鱼台变电所能馈装置1月22-2月1日期间日均节能1555度。
5、实测数据分析-北京14号线5、实测数据分析-北京14号线5、实测数据分析-北京14号线5、实测数据分析-北京14号线五、发展方向展望。
地铁再生制动能量利用方案的研究的开题报告
地铁再生制动能量利用方案的研究的开题报告一、选题背景与意义地铁系统作为现代城市公共交通系统的重要组成部分，随着人口的增加和城市规模的扩大，越来越广泛地被人们所使用。
然而，在运营过程中，地铁列车的制动过程中会产生大量的能量，如果不能有效地利用这些能量，就会造成能源的浪费和环境污染，同时也会增加运营成本。
因此，研究地铁再生制动能量利用方案具有重要的现实意义和社会影响，可以有效地提高地铁系统的能源利用效率，降低环境污染，减少运营成本，进一步推进城市可持续发展。
二、研究目的及内容本研究的主要目的是探究地铁再生制动能量利用方案的可行性和实施效果，具体研究内容包括以下几个方面：1. 地铁再生制动能量的来源及其特点分析。
2. 地铁列车再生制动能量的采集系统及其技术研究。
3. 地铁再生制动能量的存储和利用方案及其技术实现。
4. 地铁再生制动能量的经济效益、环境效益和社会效益评估。
三、研究方法和步骤本研究采用文献调研、案例分析、实地考察、数值模拟等多种研究方法，具体步骤如下：1. 文献调研：对国内外相关文献进行收集和整理，包括地铁再生制动能量利用方案的研究和实践应用情况，再生制动能量的采集与存储技术等方面的研究。
2. 案例分析：选取多个地铁系统作为研究对象，对其再生制动能量利用方案进行实地调研和案例分析，了解实际应用效果。
3. 实地考察：结合实际情况，对地铁列车再生制动能量进行采集系统的硬件设计和软件编程实现等方面的研究。
4. 数值模拟：对地铁列车再生制动能量进行数值模拟，分析再生制动能量的产生和利用过程中的相关因素和参数，提高再生制动系统的效率和性能。
四、研究预期成果1. 综合分析地铁再生制动能量的来源、采集、存储和利用方案，提出可行的再生制动能量利用方案，推进城市低碳发展和可持续发展。
2. 设计开发能够实现地铁列车再生制动能量采集、存储和利用的系统，提高能源利用效率，减少环境污染，降低运营成本。
3. 研究地铁再生制动能量的经济效益、环境效益和社会效益，促进地铁系统的资源节约和环境保护。
铁路再生制动能量
铁路再生制动能量
铁路再生制动能量是指在铁路列车制动过程中，通过一系列的科学技术手段将制动过程中产生的能量进行回收和再利用的过程。
这种技术的应用可以有效地减少列车制动时的能量消耗，降低运营成本，同时也对环境保护具有积极的意义。
铁路再生制动能量的实现主要依靠列车上的再生制动装置。
当列车制动时，再生制动装置通过电动机将制动能量转化为电能，并将这部分电能存储起来，以备后续使用。
这种方式不仅可以减少能源的浪费，还可以将电能回馈给列车，从而减轻列车牵引系统的负荷，提高列车的运行效率。
在实际的运行中，铁路再生制动能量的应用面临着一些挑战。
首先，再生制动装置的设计和安装需要考虑到列车的运行速度、重量等因素，以确保装置的稳定性和可靠性。
其次，再生制动装置需要与列车的控制系统进行紧密的配合，实现能量的回收和利用。
最后，再生制动装置的维护和管理也需要专业的技术人员进行操作和监控，以保证装置的正常运行。
铁路再生制动能量的应用不仅可以提高铁路运输的效率和可持续性，还可以减少能源的消耗和环境污染。
通过回收和再利用制动能量，铁路运输可以更加节能高效，从而为社会和经济发展带来更多的益处。
铁路再生制动能量是一种有效的能量回收和利用技术，可以在铁路列车制动过程中将产生的能量进行回收和再利用。
该技术的应用可以提高铁路运输的效率，减少能源的消耗，有利于环境保护和可持续发展。
在未来的发展中，铁路再生制动能量的应用将会得到更广泛的推广和应用，为铁路运输行业带来更加绿色和可持续的发展。
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随着城市轨道交通运营越来越成熟，越来越多的人选择乘坐地铁、轻轨等城市轨道交通方式出行。
然而，轨道交通车辆在行驶过程中，通过制动会产生大量的能量，如果不能有效地利用这些能量，不仅浪费了宝贵的能源资源，还会给城市环境带来负面的影响。
因此，对城市轨道交通再生制动能量的利用进行研究，不仅可以减少能源的浪费，还可以提高城市轨道交通的运营效率。
城市轨道交通再生制动能量的来源主要是车辆制动时产生的动能，通过电气化制动系统进行回收，将制动能量转化为电能，储存在地铁、轻轨等车站的储能装置中。
这些储能装置通常采用超级电容器、锂离子电池等，能够实现高效能量的存储和释放，可以有效地利用再生能源，提高城市轨道交通的能源利用效率，同时减少对环境的污染。
城市轨道交通再生制动能量的利用有多种方式，其中一种是回馈到供电网中，通过回馈能够减少电网对外的需求，达到节能减排的效果。
此外，还可以利用再生能量为城市轨道交通车站的照明、通风等用电设备供电，进一步提高能源的利用效率。
同时，储能装置还可以在自然灾害等突发事件发生时，为城市轨道交通的应急照明、通信、电源等设备提供保障，确保市民的生命财产安全。
除了以上几点之外，城市轨道交通再生制动能量的利用还可以带来更多的经济效益。
例如，在电力不足或价格过高的情况下，通过回馈城市轨道交通再生能量可以有效地提高供电可靠性，降低电费支出。
此外，还可以将储存的再生能量出售给附近的企业和住户，创造更高的经济效益。
然而，要实现城市轨道交通再生制动能量的有效利用，还需要解决一些技术难题。
首先，是储能装置的设计与选择，需要考虑储存能量的容量、充放电的效率、寿命等因素。
其次，需要考虑如何合理地分配再生能量的利用方式，包括回馈到供电网、供应车站设备用电、出售附近的企业和住户等多种利用方式。
此外，还需要完善监测与管理系统，对再生能量的储存、使用等过程进行监测与管理，确保安全可靠。
综合来看，城市轨道交通再生制动能量的利用具有很高的社会、环境、经济价值。
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随着城市发展和人口增长，交通拥堵和能源消耗已成为全球城市面临的重要问题之一。
城市轨道交通系统作为城市重要的交通方式，其能源利用效率和环保性已受到广泛关注。
再生制动能量利用作为城市轨道交通系统能源节约和环保的重要手段，已成为当前研究的热点之一。
本文旨在探讨城市轨道交通再生制动能量利用的相关研究现状和发展方向，分析再生制动能量利用对城市轨道交通系统的重要意义，以及可能面临的挑战和解决方案。
一、再生制动能量利用的研究现状再生制动是指通过电动车辆的制动装置将动能转换为电能，再将其送回架空线路或第三轨供电系统，以实现再生利用。
再生制动能量利用是指将制动能量存储起来，再利用于车辆行驶过程中，以最大限度地减少能源消耗和环境污染。
近年来，城市轨道交通系统再生制动能量利用的研究取得了一些进展，主要表现在以下几个方面：1. 技术研究：研究人员通过对再生制动系统的设计和优化，提高了能量的再生效率。
包括改进制动系统、提高回馈电能转换效率、优化再生制动模式等一系列技术手段，有效提高了再生利用的效率。
2. 实际应用：一些城市轨道交通系统已经开始在实际运营中应用再生制动能量利用技术。
国内某些城市地铁系统已经开始尝试再生利用，通过改进和完善设备和技术，逐步提高再生利用效率。
3. 现有问题：由于再生制动能量利用技术在城市轨道交通系统中的应用较为初级，现有的一些问题依然存在，如制动能量转换效率不高、能量储存设备成本高昂、再生利用技术受限等。
再生制动能量利用对城市轨道交通系统具有重要的意义，主要表现在以下几个方面：1. 节能减排：再生制动能量利用可以将制动过程中产生的大量能量储存起来，再利用于车辆行驶，有效减少了能源消耗，降低了碳排放，实现了节能减排的目标。
2. 降低成本：利用再生制动能量可以降低城市轨道交通系统的运营成本。
再生制动能量利用不仅可以降低车辆的能源消耗，还可以减少能量的浪费，降低了城市轨道交通系统的运营成本。
8再生制动能源利用分析
2.2.1 再生制动能量吸收装置分类和对比
轨道交通车辆所采用的电制动方式一般包括再生制动和电阻制动两种方式， 再生制动的最大优点是节能，但再生电能并不是都能被其它牵引车辆吸收，剩余 部分则消耗在车辆制动电阻上并转变为热能散发到空气中。车辆采用电阻制动方 式吸收电能比较稳定，但制动能量消耗在电阻上，既不能加以利用，又因在车辆 上装设大容量制动电阻而导致车下设备的总体布置困难，车体重量和列车牵引耗 电增加，同时还加大了对地铁环境的污染。
70
16
143 33.422 942 33.421 9.284 2080.5 0.270
80
19
187 43.867 1416 43.865 12.185 2340.5 0.240
100
24
295 68.933 1165 68.932 19.148 2860.7 0.197
车辆制动初速度越大所产生的制动能量也越大，同时制动距离和制动时间也
3
再生电流，使车辆再生电流持续稳定，以最大限度地发挥电制动性能。 注：由于飞轮储能型不对中国区销售，后续内容不进行分析和比较。
2.2.2 再生制动能量吸收装置分类
目前，国内新建地铁工程都在探讨再生能量吸收装置的设置情况，如北京地 铁五号线全线共设了 4 套恒压电容型再生能量吸收装置，但由于种种原因，5 号 线通车已经 1 年，但电容型吸收装置尚未投入使用。
表 5-1-1 仿真计算所得的标书中车辆的制动能量表
制动初 速度 km/h
制动时 间s
制动距 离m
总动能 MJ
制动阻
回收的
产生的制
瞬时功 制动电
力作功
电能
动能量 MJ
率 kW 阻Ω
轨道交通机车再生制动能量的回收利用
进入 ２ １ 世纪以来 ，我 国继续保持国民经济的高速发 展 城镇化的速度日渐加快 。 城镇化在 日益提高人民生活 水平的同时 也带来因大量的人口流向城市而导致城市交 通系统负担快速增） Ｊ Ｄ Ｉ ￣ ９ 问题 ， 运力不足 、耗能严重、环境 污 染等 矛盾 已经 非 常突 出 。城 市轨 道 交通是 城市 公共 交通
收机车翩动能量的最佳方式 。然后对逆变型的独立新增 、部分替代 、 完全替代三种设嚣方式进行对比分析 ，从经济性 、技术性 、可靠性等
方面综合考虑选择一种性价比最嵩 、对原有的供电系统影响最 小的设 置方式。最后对所选择的设置方案进行控制策 略设计 。
机车制动能量 回收方式对比分析
电 阻消 耗 型 电阻型 再生 制动 装置 安 装于 地铁 牵 引变 电所母 线上 ， 当地铁列车制动产生的能量不能被同一供电区间同时运行 ！ ￣ ｇ ｚ ｊ Ｊ 车或 者本 地铁 列车 车载 设备 全部 吸收 时 ，吸收 电阻 便
三 种技 术 ， 国 内外都 在进 行不 断 研究 ， 理 论也 在不 断完 善 ， 而且随着大功率电子器件的快速发展 ，加速推动了逆变回 馈 型再 生能 量 吸收 技术 的发 展 ，国 内新 建地 铁 己开 始 引入 相关产品 ，国内相关机构如株洲时代等公司也在对该技术 产 品进 行 研发 。业 内普 遍认 为 ，该地 铁 再生 制动 能量 利 用
铁普遍采用电阻消耗型 ，使用制动电阻来吸收机车的制动 能量 ， 这种方法可靠 、 简单易行 ， 具有比较成熟的应用技术 。 但它的最大缺点是不能合理的回收机车制动能量 ，造成电 能浪 费 。电容储 能型 和飞 轮储 能型 可 以有效 的 回收机 车的 制动能量 ，但国内技术不够成熟且成本较高 ，不适合普遍 推广使用。逆变回馈型不仅可以高效的回收利用机车的制 动能量 ，而且国内对逆变技术的研究技术比较成熟 ，因此 该方 法 是未 来研 究应 用于 吸收机 车制 动能 量的主 要方 法 。
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随着城市轨道交通的迅速发展和规模的扩大，其对于城市交通和环境的影响日益加剧。
城市轨道交通的制动过程中会产生大量能量，如果这些能量得不到有效利用，不仅会浪费能源，还会增加系统的运行成本、加重环境负担。
因此，如何利用城市轨道交通的制动能量进行再生利用，成为了当前城市轨道交通领域研究的热点之一。
城市轨道交通的制动能量，一般通过电阻制动来实现。
电阻制动是利用制动电阻器将电动机所产生的动能转化为热能，通过散热器散热，达到降低速度的目的。
然而，这种方式存在一个严重的问题，就是在制动过程中会产生大量的热能，浪费了原本可以再生利用的制动能量。
目前，城市轨道交通的制动能量再生利用主要集中在三个方面：能量回馈、能量储存以及能量利用。
能量回馈是指将制动能量回馈给供电系统，在列车牵引时使用，以降低电网负荷。
实现这种方式的关键技术是制动能量的感知和控制技术。
具体来说，需要通过传感器感知列车制动产生的能量，并通过控制系统将这些能量回馈给电网。
在实际应用中，为了保证系统的平稳运行，需要加入一些控制策略，比如能量储存策略、慢速制动策略等。
能量储存是将制动能量直接储存在储能设备中，待需要时再释放出来使用。
这种方式的关键技术是储能技术。
储能技术主要包括电化学储能技术、超级电容储能技术和机械式储能技术等。
电化学储能技术是利用电化学原理储存能量，主要包括蓄电池和超级电池。
蓄电池是目前应用最广泛的储能设备之一，具有能量密度高、存储时间长、安全可靠的特点。
超级电池是一种新型储能设备，它具有储存能量快、可充放次数多、寿命长等优点。
超级电容储能技术是利用电解质中的双层电容和伪电容等不同电容模型来储存能量。
超级电容具有充电快、寿命长、环保等优点，但是能量密度相对较低，成本较高，还需要应对一些技术难题。
机械式储能技术是将制动能量储存在机械式储能装置中，主要包括飞轮式储能技术和重锤式储能技术。
机械式储能技术具有能量密度高、成本低、寿命长等优点，但是受到其质量和体积的限制，适用范围相对较窄。
城市轨道交通列车再生制动能量利用系统方案对比分析
技术装备城市轨道交通列车再生制动能量利用系统方案对比分析姜 君（中铁检验认证中心，北京 100081）摘 要：城市轨道交通列车再生制动能量利用系统包括再生制动能量回馈系统、再生制动能量储存系统和混合型再生制动能量利用系统。
回馈型系统可实现交流电网与直流母线的能量双向流动；储能型系统是将列车多余制动能量存储到储能单元中，起动时再将能量释放出来供列车使用，储能元件有超级电容、蓄电池及飞轮；混合型系统是回馈型和储能型的组合，其功能及性能兼具 2 种系统的特点。
3 种系统方案各有特点，均可实现列车制动能量回馈利用，减少电网能耗，不仅在节能环保方面有重要意义，对于整个城市轨道交通行业降低运营成本将具有重大影响。
关键词：城轨列车；再生制动；能量回馈；能量储存中图分类号：U260.35+9基金项目：中铁检验认证中心科研项目（BJ2017S08）作者简介：姜君（1988—），男，工程师0 引言发展城市轨道交通已成为解决城市交通重要而有效的途径之一，进而推动了城市轨道交通车辆变流器等电力电子设备的快速发展。
地铁车站的站间距短，列车起动、制动频繁，较高频次的制动会产生大量的能量，电阻消耗型装置散发的热量会引起列车及隧道温度的升高，还需要设备消耗额外的电能来降温，造成了大量电能的浪费，与节能减排的环保要求相悖。
再生制动能量吸收技术符合我国的节能减排、环境保护战略，有利于降低地铁车站内部温度，减少电网能耗以及减小供电系统设备容量，所以，再生制动能量利用装置在国内存在巨大的市场空间，也是城市轨道交通重要的发展方向[1]。
城市轨道交通列车再生制动能量利用系统包括再生制动能量回馈系统、再生制动能量储存系统和混合型再生制动能量利用系统。
再生制动能量回馈系统能将列车制动时注入直流牵引网中的制动能量回馈到交流电网中[2-4]；再生制动能量储存系统能将列车制动时注入直流牵引网中的制动能量存储到储能单元中，需要时再将能量释放出来供列车使用，储能方式主要有超级电容储能型、蓄电池储能型及飞轮储能型[5]；混合型再生制动能量利用系统是再生制动能量回馈系统、再生制动能量储存系统的组合，其功能及性能兼具 2 种系统的特点。
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随着城市轨道交通的发展，其再生制动能量的利用已经成为了一个热门的话题。
本文将介绍城市轨道交通再生制动能量的基本概念、现状以及研究进展，并探讨如何更好地利用再生制动能量。
一、再生制动能量的基本概念城市轨道交通系统中，列车在制动时会产生一定的能量，这就是所谓的再生制动能量。
这些能量大多数被转化为热能而浪费掉，但是如果能够有效地收集和利用这些能量，不仅可以降低能源消耗，还有助于缓解能源短缺。
目前，再生制动能量主要利用于电网电源回馈、车站供电和车载电池充电等方面。
目前，轨道交通系统中再生制动能量的利用还不够充分，只有少数地铁线路在使用回馈电源系统实现能量回馈。
很多地铁线路还在使用传统的制动方式，即将制动能量转化为热能，这样既浪费能源也造成环境污染。
因此，需要更好地利用再生制动能量，以提高城市轨道交通的节能效益。
为了更好地利用再生制动能量，研究人员提出了一系列措施。
其中比较突出的是安装回馈电源系统，即将再生制动能量回馈到电网中，以降低列车的能耗。
此外，还有一些其他的制动能量利用技术，如超级电容器、车载电池等。
这些技术的应用能够有效地收集和利用再生制动能量，提高城市轨道交通的节能效益。
四、思考随着城市化进程的加快，城市轨道交通系统的运营也越来越重要。
再生制动能量的利用已经成为城市轨道交通系统不可忽视的能源问题。
因此，需要更多的研究来探索有效地利用再生制动能量的方法，以实现城市轨道交通系统的可持续发展。
同时，政府和企业应该加强对再生制动能量利用的投入，推动技术的应用和发展，以更好地满足城市交通建设的需求。
地铁车辆再生制动能量利用方案
地铁车辆再生制动能量运用方案摘要：目前，节能减排已成为国内旳基本国策，建设低碳型交通基本设施、推广应用低碳型交通运送装备是都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、发车间隔等差别，列车电制动时产生旳再生能量可达到牵引能量旳40%以上。
充足运用列车再生能量将节省大量能量，产生效益可观，为节能减排做出奉献。
西安市地铁已经运营1、2号线，在建3、4、5、6号线，如何在保证线路运营安全旳前提下，提高供电水平，同步为都市节能减排做出奉献，是我们必须考虑旳问题。
核心词：轨道交通；列车制动；能量回馈1 老式列车车载制动电阻方案存在旳问题目前国内外都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旳形式。
列车在运营时，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。
老式列车上设立了车载制动电阻。
当列车制动时，一方面采用再生制动方式，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，返回到牵引网系统旳能量部分被相邻列车吸取，由于线路旳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，为此列车上设立了制动电阻，将这部分能量通过电阻变成热能吸取，稳定系统电压。
电阻所转化旳热能，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以便，但也有缺陷：（1）列车制动电阻吸取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）列车制动电阻吸取再生制动能量转换为热能散于隧道内，虽然部分可以通过隧道活塞风排出隧道，但尚有部分遗留在隧道，这部分热量使隧道温升逐渐上升；（3）列车制动电阻重量大，列车运营时，不仅没有节能，还增长列车牵引能耗。
地铁列车再生制动能量吸收方案研究
地铁列车再生制动能量吸收方案研究摘要：通过对列车能量转化原理进行分析，结合传统列车制动能量处理方式的弊端，从对列车再生制动能量进行充分吸收利用的角度对各种制动能量吸收方案进行分析研究，为新建地铁线路列车再生制动能量吸收解决方案提供参考。
关键词：地铁；车载制动电阻；牵引逆变器；制动能量吸收引言地铁列车在制动过程中，列车牵引电机由电动机运行工况转化为发电机运行工况，将列车动能转化为电能回馈至牵引供电系统，导致牵引接触网电压升高，如不对此部分能量进行转化处理，将会危及供电系统及列车运行安全。
传统解决方案为在列车设置制动电阻装置，将列车制动能量通过车载制动电阻发热消耗，但这种方案存在较大的弊端，电阻产生的热量会使隧道内环境温度升高，增加环控负荷，加大能耗；同时因车载制动电阻体积和质量大，不仅增加列车轴重也增大车载电气设备布置难度，减少设备检修维护操作空间。
据相关测量，列车制动能量高达车辆牵引能耗的30%以上，如果能对该部分能量加以合理利用，可有效解决以上弊端，还能通过能量的二次利用产生良好的经济效益。
1 传统地铁列车运行能量转化原理分析地铁列车运行过程从能量转换的角度看，实质上主要为动能和电能之间的转化。
其牵引电气系统工作原理如下列车在牵引运行工况下，通过受电弓从牵引接触网获取直流电源，经牵引逆变器VVVF装置逆变后，向牵引电动机提供牵引的交流电源（电压及频率随列车运行速度进行动态调整），此工况下，电网的电能转化为列车运行的动能；列车在制动工况下，优先采用电制动，牵引电机由电动机运行工况转化为发电机运行工况，产生的电能经VVVF装置整流后，通过车载制动电阻进行发热消耗，此工况下，列车的动能转化为电能后，经电阻转化为热能。
2 列车再生制动能量吸收方案类型为解决车载制动电阻占用列车空间问题，在早期地铁线路建设时，将车载制动电阻安装于地铁车站的牵引变电所内，虽然列车重量有所减轻，但制动电阻仍然安装于地下空间，地铁环控系统的负担仍然没有解决，列车电制动能量仍然没有得到有效利用。
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随着城市化进程的加速，城市交通问题日益突出，特别是在交通排放和能源消耗方面的问题。
为了解决这一问题，城市轨道交通再生制动能量利用成为了一个热门研究课题。
再生制动能量利用是指通过对地铁、轻轨等轨道交通列车进行再生制动，将制动产生的动能转化成电能，存储于电容器或者回馈到电网供其他列车使用，从而实现能量的再生和利用。
对于城市轨道交通系统而言，再生制动能量利用不仅可以减少能源消耗，减轻环境污染，还可以降低运营成本，提高交通系统的可持续性。
目前，国内外对城市轨道交通再生制动能量利用进行了大量研究。
本文将从能量回收装置、能量存储技术、能量利用方法以及经济性等方面对城市轨道交通再生制动能量利用进行深入探讨，为相关领域的研究和实践提供参考。
一、能量回收装置在城市轨道交通再生制动能量回收过程中，能量回收装置起到了至关重要的作用。
目前常见的能量回收装置主要有电容器、蓄电池和超级电容器等。
1. 电容器电容器是一种能够将电能储存起来的电子器件，适合瞬时的能量存储，具有体积小、重量轻、寿命长的特点。
在城市轨道交通中，电容器被广泛应用于再生制动能量回收装置中，可以实现对制动能量的快速储存和释放。
2. 蓄电池二、能量存储技术能量回收装置储存的能量需要通过适当的能量存储技术进行管理和控制，以确保能量的有效利用和安全运行。
目前，城市轨道交通再生制动能量存储技术主要有能量管理系统、能量平衡控制器和能量转换器等。
1. 能量管理系统能量管理系统是指对再生制动能量的采集、储存和释放进行管理和控制的系统，包括了能量采集模块、能量储存模块和能量释放模块等。
通过科学合理的能量管理系统设计和优化，可以最大限度地提高再生制动能量的利用效率，降低能量浪费。
2. 能量平衡控制器3. 能量转换器能量转换器是指将再生制动能量从机械能转化为电能，或者从电能转化为机械能的装置。
在城市轨道交通中，能量转换器起到了再生制动能量利用的关键作用，可以实现对制动能量的快速转化和利用。
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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。
西安市地铁已经运营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
目前国内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内，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。
（4）制动电阻体积大，而且考虑制动电阻散热需在列车上安装通风设备，这样会使列车底部其他设备安装布局困难；（5）制动电阻发热会对车体底板形成烘烤效应，有引发火灾危险。
（6）列车采用车空气制动，增加闸瓦的损耗，加大车辆维修工作量，提高了运营成本，摩擦闸瓦产生大量金属粉尘，造成环境污染。
2 国内外现状
在国外城市轨道交通运输系统中，再生制动能量吸收技术发展历程主要有车载电阻耗能式、逆变回馈式、超级电容储能式以及飞轮储能式吸收等。
其中最先发展的车载电阻耗能式因其可靠、结构简单等优点应用最为广泛，相对较少的是能量回馈式和能量存储式的应用。
国外轨道交通研究制动能量吸收技术较早，已有成熟产品，而国内在这方面的研究刚起步，使用车载电阻耗能式较多，不能够很好的把再生制动能量充分利用起来。
图1
2.1 车载电阻耗能型吸收
在国外的城市轨道交通运输系统中，已经投入运营的再生制动能量吸收装置几乎95%以上是采用车载电阻耗能技术，国内目前大部分地铁线路车辆也是采用该技术。
该方式的优点是控制简单，制动力稳定，是比较成熟的技术。
2.2 地面式电阻耗能型吸收
对于地面式电阻耗能吸收装置的设置，国内外均有应用。
该技术主要是采用多相IGBT斩波器和电阻配合的恒压吸收原理，通过调节斩波器的导通比使再生制动时母线直流电压的变化状态，达到改变吸收功率，使直流电压稳定在一定值的范围内，使吸收电阻消耗掉再生制动能量。
系统根据对直流母线电压的变化情况来确认相关车辆正进行再生制动，并调节斩波器的吸收电流与列车的制
动回馈电流相匹配，最大限度利用列车的电制动力，减少列车空气制动的投入并降低钢轨磨耗。
利用该技术的再生能量吸收装置一般放置在地下变电所内，单独放置电阻，较易采取相关措施对电阻实施通风散热，有效的防止了火灾的发生。
减少了车辆的维修工作量，消除因车载电阻最高温度隔离不当引发的火灾隐患，提高运营安全性。
另外，采用该技术的再生能量吸收装置一般集中布置在牵引站，减小了列车自重和体量，便于列车电器布置，提高车辆载荷能力。
其缺点是不能对再生电能进行回收利用。
另外电阻放置困难，尤其是在市区线路，北京地铁10号线设置在地面以上，占地约50平方米，征地困难。
2.3 逆变回馈式
该技术主要采用IGBT等大功率电力电子器件构成三相逆变器。
将逆变器的直流侧与牵引电网直流母线直接相联，其输出连接到变电所的中压或低压母线。
当再生制动使牵引网直流电压超过定值时，逆变器投入启动并从直流母线吸流，将吸收电能逆变成工频交流电回馈至地铁供电系统交流电网中。
逆变回馈型吸收装置充分利用了城轨内部交流电网（一般为35kV，北京为10kV）的负载容量，可实现列车
再生制动电能的全吸收。
除要求逆变器具备足够功率并能保证回馈电能质量外，无其他特殊要求，其逆变技术本身已相当成熟。
但由于列车制动再生能量为冲击性负荷，而且能量较大，一般达到2MW～4MW以上，持续时间一般不超过30S，如此大的浪涌负荷将对35kV交流电网造成一定程度的冲击，目前各地供电局对此类设备的接受程度有待观察。
2.4 飞轮储能型吸收
采用的是真空环境和特殊轴类制造技术，可在相关技术文件上查到，因其使用寿命难以满足要求，维护维修不便，国内外应用实例少，不建议推广使用。
2.5 超级电容储能型吸收
电容储能型吸收技术是采用超级电容作为储能元件，设置直流双向变流器作储能和回馈的功率控制转换。
在列车制动时将能量储存在超级电容中，在列车牵引时将储存的电能回送至牵引直流电网，保持牵引直流电网的稳定。
超级电容是一种新型的储能元件，其利用电极和电解液之间形成的界面双电层电容来存储能量，其充放电不需要能量转换，直接以电势能的形式储存。
超级电容具有容量大（可达几千法拉）、充放电寿命长（可达100万次）、可承受充放电电流大（可达千安以上）、充电迅速（可在数十秒到数分钟内快速充）、大电流能量循环效率≥90%等优点。
相
比于其它储能方式，超级电容更适合于再生制动能量的存储。