車載超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)在城市軌道交通的應(yīng)用研究

城市軌道交通對(duì)于改善城市交通以及提高空氣質(zhì)量有著重要的作用,但由于車輛頻繁處于啟動(dòng)與制動(dòng)狀態(tài),導(dǎo)致大量能量轉(zhuǎn)化為熱量流失,這造成極大能量浪費(fèi)與環(huán)境污染。將超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于城市軌道交通系統(tǒng),不僅能夠吸收大量由車輛再生制動(dòng)產(chǎn)生的回饋能量,提高電能利用率,而且能夠保證車輛供電直流母線的穩(wěn)定,提高車輛供電穩(wěn)定性。作為其中控制著能量雙向運(yùn)行的dc/dc變換器承擔(dān)著不可或缺的地位。將雙向dc/dc與超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)合一起,設(shè)計(jì)制動(dòng)能量回收裝置,將其應(yīng)用于城市軌道交通供電系統(tǒng),通過在仿真驗(yàn)證分析,驗(yàn)證所提理論的有效性與正確性。

針對(duì)當(dāng)前軌道交通面臨的節(jié)能重大課題,闡述超級(jí)電容的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)、工作模式及其在國外的應(yīng)用情況;從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面分析,探討依靠國內(nèi)力量開展城市軌道交通超級(jí)電容應(yīng)用研究的前景。

在分析傳統(tǒng)地面集中式儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,利用超級(jí)電容可儲(chǔ)存大電量、快速充放電等特點(diǎn),研制替代列車制動(dòng)電阻的新型車載儲(chǔ)能裝置。該裝置包括一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)。一次系統(tǒng)主要由斷路器、igbt(絕緣柵雙極晶體管)及電容器組等組成。二次系統(tǒng)主要為控制器,對(duì)升降壓模塊的igbt進(jìn)行控制以及計(jì)算等。該裝置能有效減少軌道交通列車牽引能耗,減少列車制動(dòng)熱量散發(fā),降低隧道溫升,達(dá)到節(jié)能減排的效果,同時(shí)可降低列車實(shí)際運(yùn)營成本。

針對(duì)城軌列車在起動(dòng)、制動(dòng)過程中對(duì)牽引網(wǎng)電壓造成沖擊從而引起網(wǎng)壓不穩(wěn)定的問題,提出一種由超級(jí)電容與鈦酸鋰電池組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng),該混合儲(chǔ)能系統(tǒng)滿足城軌列車對(duì)高能量和高功率的需求。以混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,著重介紹了預(yù)充電回路的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證,它能明顯提升混合儲(chǔ)能裝置的性能以及延長使用壽命。針對(duì)該混合儲(chǔ)能結(jié)構(gòu),提出采用綜合控制策略,該策略通過控制主電路中兩個(gè)雙向dc/dc變換器的工作模態(tài)來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能單元工作在恒流充放電狀態(tài)。最后仿真對(duì)比綜合控制策略與傳統(tǒng)電壓電流雙閉環(huán)控制策略,仿真波形對(duì)比分析表明:對(duì)于牽引機(jī)車等大容量負(fù)荷突增與突減造成的網(wǎng)壓波動(dòng),綜合控制策略能更有效、快速調(diào)節(jié)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電狀態(tài),確保牽引網(wǎng)壓波動(dòng)幅度較小,提高城軌列車的運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性。

通過分析建立軌道交通車輛制動(dòng)車載儲(chǔ)能系統(tǒng)的必要性,提出使用超級(jí)電容型儲(chǔ)能系統(tǒng)的合理性。建立了城市軌道交通車輛制動(dòng)車載儲(chǔ)能系統(tǒng)模型,介紹了制動(dòng)車載儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理,分析了主要器件參數(shù)的選取依據(jù),其中包括超級(jí)電容電壓范圍的選取、超級(jí)電容器容量、超級(jí)電容器數(shù)量和電感量的確定。通過仿真計(jì)算再生制動(dòng)能量的大小,從基于功率—容量約束確定最優(yōu)初始充電電壓,完成了超級(jí)電容陣列優(yōu)化配置,為后期儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及電感和電容的選取提供了理論依據(jù)。

軌道交通車輛逐漸由從高速、重載向綠色、智能技術(shù)轉(zhuǎn)型,而超級(jí)電容的高比能、高功率、長壽命的優(yōu)點(diǎn),使其在軌道交通車輛領(lǐng)域獲得快速發(fā)展。從近些年超級(jí)電容在軌道交通車輛的應(yīng)用出發(fā),重點(diǎn)闡述了超級(jí)電容在有軌電車的牽引、制動(dòng),地鐵的制動(dòng)能量回收、應(yīng)急牽引,混合動(dòng)力動(dòng)車組的牽引加速、制動(dòng)等方面的技術(shù)特點(diǎn)及進(jìn)展。

基于無線通信的列車自動(dòng)控制(cbtc)系統(tǒng),已在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中廣泛采用,這對(duì)信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)生了"革命性"的變化,為廢除傳統(tǒng)軌道電路和地面信號(hào),縮短行車間隔,實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。文章主要分析城市軌道交通cbtc系統(tǒng)車載信號(hào)的應(yīng)用。

本文根據(jù)城市軌道交通的運(yùn)行特點(diǎn)和車輛參數(shù)提出了一種1mw陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng),用來吸收再利用機(jī)車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)電能.通過對(duì)比不同類型的再生制動(dòng)能量回收方式,突出飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用在城市軌道交通的必要性和先進(jìn)性.文中通過對(duì)某些線路進(jìn)行數(shù)據(jù)測試,根據(jù)現(xiàn)有單臺(tái)飛輪儲(chǔ)能裝置進(jìn)行陣列式組合,通過產(chǎn)品優(yōu)化以及安全計(jì)算和工程實(shí)施預(yù)判,組裝出容量為1mw的陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng),并證明了1mw陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在城市軌道交通應(yīng)用的正確性和可實(shí)施性.

本文根據(jù)城市軌道交通的運(yùn)行特點(diǎn)和車輛參數(shù)提出了一種1mw陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng),用來吸收再利用機(jī)車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)電能。通過對(duì)比不同類型的再生制動(dòng)能量回收方式,突出飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用在城市軌道交通的必要性和先進(jìn)性。文中通過對(duì)某些線路進(jìn)行數(shù)據(jù)測試,根據(jù)現(xiàn)有單臺(tái)飛輪儲(chǔ)能裝置進(jìn)行陣列式組合,通過產(chǎn)品優(yōu)化以及安全計(jì)算和工程實(shí)施預(yù)判,組裝出容量為1mw的陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng),并證明了1mw陣列式飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在城市軌道交通應(yīng)用的正確性和可實(shí)施性。

隨著lte在城市軌道交通中的推廣應(yīng)用,授權(quán)頻譜資源不足與城市軌道交通車地間數(shù)據(jù)傳輸需求的矛盾制約著車地?zé)o線通信系統(tǒng)建設(shè)方案的選擇,利用非授權(quán)頻譜實(shí)現(xiàn)lte的lte-u新興無線技術(shù)有望緩解甚至解決該問題。通過對(duì)lte-u的技術(shù)研究,分析其在城市軌道交通應(yīng)用中的技術(shù)優(yōu)勢:移動(dòng)和切換性能優(yōu)異、傳輸時(shí)延小、抗干擾能力強(qiáng)、覆蓋半徑大、qos保障好、安全性高、可靠性高等特點(diǎn)。通過搭建lte-u測試網(wǎng)絡(luò),在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行120km/h、140km/h、160km/h典型速度下加載cctv和pis業(yè)務(wù)測試；在80km/h城市軌道交通線路上,采用a、b冗余組網(wǎng)測試,a網(wǎng)承載cbtc業(yè)務(wù),b網(wǎng)綜合承載cbtc、cctv和pis業(yè)務(wù)；選擇在80～170km/h的速度下搭建lte-u網(wǎng)絡(luò),并進(jìn)行cctv和pis業(yè)務(wù)測試。測試結(jié)果顯示,lte-u具有對(duì)城市軌道交通cbtc、cctv、pis業(yè)務(wù)的承載能力。同時(shí),lte-u在城市軌道交通的應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn),如laa技術(shù)的tau有待開發(fā)、standalone技術(shù)的多載波聚合產(chǎn)品不成熟以及其他非授權(quán)頻譜產(chǎn)品的競爭等,最終提出在城市軌道交通中部署lte-u的建議。

隨著城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展和人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益提升,有軌電車作為軌道交通的主要交通運(yùn)輸工具所體現(xiàn)出的節(jié)能環(huán)保和緩解交通壓力等方面的優(yōu)勢,越來越成為城市規(guī)劃者和交通裝備制造商關(guān)注的重點(diǎn)。特別是隨著材料技術(shù)和電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步,出現(xiàn)了以超級(jí)電容作為車輛牽引動(dòng)力電源的儲(chǔ)能式現(xiàn)代有軌電車,解決了城市景觀和能量循環(huán)高效利用這兩大問題,更好地實(shí)現(xiàn)了軌道交通與環(huán)境保護(hù)的和諧發(fā)展。文章圍繞車載儲(chǔ)能器件選型這一關(guān)鍵問題,對(duì)多種車載儲(chǔ)能器件進(jìn)行對(duì)比分析,論證雙電層型超級(jí)電容作為車載儲(chǔ)能設(shè)備的優(yōu)勢,并結(jié)合海珠線運(yùn)營案例進(jìn)行說明。

介紹了容災(zāi)的基本理論以及容災(zāi)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),給出了城市軌道交通系統(tǒng)中容災(zāi)體系的建設(shè)方案,詳細(xì)描述了數(shù)據(jù)級(jí)容災(zāi)的實(shí)現(xiàn)方法,實(shí)踐證明,容災(zāi)系統(tǒng)的建立提高了系統(tǒng)的健壯性和可用性,增強(qiáng)了系統(tǒng)抵御突發(fā)性災(zāi)難的能力。

城市軌道交通具有低能耗、低排放的特征,是綠色交通的典型代表,具有明顯的減排效益。對(duì)軌道交通項(xiàng)目進(jìn)行減排核證,所核證的減排量作為碳信用向市場供給,因自愿減排而產(chǎn)生的中國核證減排量(ccer)可抵消有碳排放量限制企業(yè)的排放量,為城市軌道交通企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境三方面效益。以北京地鐵16號(hào)線為例,進(jìn)行中國自愿減排項(xiàng)目開發(fā)研究,所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益實(shí)現(xiàn)公共交通外部性內(nèi)部化,反哺軌道交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,同時(shí)在促進(jìn)交通節(jié)能減排、積極參與國內(nèi)碳交易市場方面具有現(xiàn)實(shí)意義。

為研究獨(dú)軌在城市交通中應(yīng)用情況,本文首先對(duì)獨(dú)軌的發(fā)展歷史、類型和特點(diǎn)進(jìn)行分析;然后以深圳、重慶、成都和溫嶺等城市為例,探究我國城市軌道交通獨(dú)軌系統(tǒng)的運(yùn)營情況;最后結(jié)合獨(dú)軌的自身特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)和技術(shù)特征,闡述我國軌道交通的發(fā)展前景,并結(jié)合區(qū)域特征提出具體發(fā)展建議,對(duì)城市軌道交通發(fā)展具有重要的參考價(jià)值。

同濟(jì)大學(xué) 碩士學(xué)位論文 城市軌道交通牽引與供電系統(tǒng)的應(yīng)用研 姓名：王繼紅

隨著城市化的快速發(fā)展,城市的軌道交通也得到了飛速發(fā)展,從一定意義上來說,城市軌道交通的飛速發(fā)展在很多程度上對(duì)緩解當(dāng)前的城市交通堵塞起到積極的作用,也大大提高了人們的出行便利和節(jié)約了出行的時(shí)間成本,改善了城市交通環(huán)境?；诰W(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、通信自動(dòng)化、信息自動(dòng)控制等技術(shù)的自動(dòng)售檢票系統(tǒng)對(duì)城市軌道交通的發(fā)展起到了很重要的作用,本文就是通過介紹自動(dòng)售檢票系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用研究,闡述自動(dòng)售檢票系統(tǒng)在城市軌道交通中的重要作用。

列車牽引計(jì)算是整個(gè)城市軌道交通的重要組成部分。利用計(jì)算機(jī)對(duì)列車的牽引計(jì)算進(jìn)行模擬研究,可以較好地實(shí)現(xiàn)在整個(gè)列車運(yùn)行過程中牽引過程的模擬。

著譯者:劉光武版次:第一版出版時(shí)間:2016-10開本:小16開出版單位:中國建筑工業(yè)出版社裝幀:平膜標(biāo)準(zhǔn)書號(hào):978-7-112-19868-9【內(nèi)容簡介】本書作為"城市軌道交通bim應(yīng)用叢書"中的第一本,通過對(duì)城市軌道交通工程特點(diǎn)和bim技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的研究,結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目試點(diǎn)闡述了城市軌道交通bim技術(shù)應(yīng)用的實(shí)施策略、管理模式、實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)、軟硬件環(huán)境等幾個(gè)關(guān)

伴隨著城市化的加快,各地城市人口急劇增加,城市交通壓力急劇上漲.所以本文將解我國一些城市軌道交通的特點(diǎn)和類型,來淺析對(duì)城市軌道交通的財(cái)政補(bǔ)貼決策、實(shí)時(shí)調(diào)度和系統(tǒng)類型選擇等三方面進(jìn)行的相關(guān)應(yīng)用研究.

云計(jì)算技術(shù)是今后城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，可大大縮減建設(shè)及運(yùn)營成本、提高設(shè)備使用率。但現(xiàn)階段此技術(shù)在綜合監(jiān)控領(lǐng)域尚不成熟，需要不斷的推進(jìn)、完善和發(fā)展。

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)城市交通建設(shè)與運(yùn)維具有重大的意義及作用。以該系統(tǒng)組成與應(yīng)用必要性為切入點(diǎn),探討了目前該系統(tǒng)在國內(nèi)外的實(shí)際發(fā)展及應(yīng)用狀況,并對(duì)該系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用過程中的技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。

聿i兵軌／ 綜合監(jiān)控系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用 2【、applicati。n。fcomprehensivesuplervisecontr0i systeminurbanrailtmnsit 張培忠z27——～——一＼／、1lj 內(nèi)容提要i 一 、刖罱 城市軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng)被稱為“高級(jí) 中樞指揮部”。各國在軌道交通自動(dòng)化系統(tǒng) 上應(yīng)用了幾乎最先進(jìn)的技術(shù)和裝備，致力于 建立一個(gè)高效運(yùn)行的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。而 供電系統(tǒng)中變電所全所自動(dòng)化和綜合調(diào)度 自動(dòng)化正是實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理自動(dòng)化的一個(gè)重 要組成部分。 變電所全所自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用計(jì)算 機(jī)控制、計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技 術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全所供電設(shè)備的控制、保護(hù)、信號(hào) 監(jiān)視和電力測量。依靠計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的邏輯 推理性能，實(shí)現(xiàn)控制保護(hù)之間復(fù)雜的安全閉 鎖、控制聯(lián)動(dòng)、多