高速铁路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。

高速列车动力系统能量回收技术研究第一章绪论高速列车动力系统能量回收技术是一项涉及列车能源利用效率的创新技术。

高速列车作为现代化运输方式的代表，其能源消耗不断增加，因此，提高列车能效已经成为重要的研究课题。

动力系统能量回收是一种有效的提高列车能效的方法，可以降低行驶能耗，减轻环境污染，降低能源消耗。

本文致力于探讨高速列车动力系统能量回收技术的研究进展，包括能量回收的原理、方法以及应用领域等方面的内容。

第二章能量回收的原理动力系统能量回收技术的核心在于利用列车动能的方式回收能量。

在高速列车运行过程中，因为列车的惯性，会产生大量的动能。

在传统的动力系统中，这些动能无法被充分利用，会直接消耗掉，导致能源的浪费。

能量回收的原理是通过能量回收装置，将列车运行过程中产生的部分动能转换成电能，反馈到电网中，以实现能源保存，提高列车的使用效率。

能量回收技术主要通过制动能量回收和牵引能量回收两种方式实现。

第三章制动能量回收技术制动能量回收是指在列车制动时，将产生的能量转化为电能并存储在电容器或蓄电池中，待需要时再次将其释放，以增加列车运行效率的技术。

系统中主要包括制动系统、回收系统、储能系统和控制系统等。

制动能量回收技术已经被广泛应用在高速列车中，成功地提高了列车的能效。

此外，它还可以减轻动车组制动时的噪音和磨损，降低对轮胎的磨损，提高了列车的使用寿命。

第四章牵引能量回收技术牵引能量回收是指在列车牵引时，利用制动器产生负载反馈制动器所需的电能，并再次利用该能量驱动列车前进的技术。

系统主要包括逆变器、过滤器、储能单元和控制系统等四个部分。

牵引能量回收技术的实现需要较为复杂的电力系统，能够监测列车牵引需求，并自动调整运行状态。

由于技术实现的复杂性，牵引能量回收技术在应用中仍面临一定的挑战。

第五章应用前景与展望高速列车动力系统能量回收技术是一项创新的技术，可以有效提高列车的使用效率，降低相应能源消耗。

未来，随着科学技术的不断发展，高速列车动力系统能量回收技术将会得到更为广泛的应用，包括在高速列车的制动和加速中应用。

高速动车组再生制动对电网电能质量的影响随着科技的发展和社会的进步，交通行业也取得了较快的发展，各种新技术、新理念逐渐应用于交通运输行业，并取得了显著的经济效益和社会效益。

高速动车组近几年也取得了较快的发展，制动技术逐渐借鉴国内外相关的经验，结合国内铁路实际开展了针对性探索、创新和应用，并取得了良好的应用效果。

本文对高速动车组再生制动对电网电能质量的影响进行了分析，并结合实际经验进行了具体模型构建和分析，以供参考和借鉴。

标签：高速动车组；再生制动；电网电能；质量随着国内高速动车组的逐渐出现和发展，制动技术也不断进行创新，取得了较大成效，目前国内高速动车已经达到350公里时速，并且在更高的速度方向上进行探索，从而更好地保证高速动车组具备安全、科学、可靠、舒适、环保的制动运行系统。

高速动车组功率大、单项整流负荷，因此冲击性大，且具有不对称性。

高速动车组运行速度和重量以及功率的配置要求制动系统必须具备良好的制动性能，才能更好地为高速动车组提供动力，进而保证安全稳定运行。

由于高速动车组在运行中遇到的路况是不一样的，尤其是面临较大的坡道时，长时间会处于再生制动状态，并且再生制动情况也经常发生在列车驶入车站时，因此研究高速动车组再生制动时对电网低能质量的影响具有科学的实践价值和研究意义。

本文主要是以电压型PWM变流器谐波的运行原理和牵引供电系统等效电路的视角，探讨交直交际车模型与牵引供电系统模型的构建，并开展分析研究，从而找到影响因素和解决对策。

高速动车组采用的是交流牵引传动系统，因此使用再生制动技术是主要的运行模式。

再生制动是指把牵引电机转化为发电机，从而将列车的动能转化为电能，进而通过接触网进行反馈的运行系统。

再生制动技术能够保证列车制动，具有节能性，降低了制动系统的维护频率。

首先从模型构建方式进行研究。

1 关于谐波模型的构建目前国内高速动车组电力牵引传动体系包括整流器、中间直流环节、逆变器三个部分，采用的交-直-交牵引变压变频调速系统，在该模式的运行下四象限变流器是最重要的运行部件，发挥重要的协调支撑功能，具体原理图示可以参考下图。

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。

摘要带动力的动车和不带动力的动车通过固定编组共同组成了动车组，动车组具有舒适安全等优点，因此在全国范围内甚至世界许多国家中得到了普遍的使用和推广。

再生制动与传统的空气制动相比具有不可比拟的优越性，是目前所使用的制动方式中唯一可以向电网回馈能量的一种制动方式，它较传统的空气制动而言，相关部件磨损程度较小，且在制动的同时还能节约能源,在资源日益匮乏的今天有着重大的意义。

在再生制动的过程中，是将原本为电动机的异步牵引电机，变为了发电机，产生反向电流和反向转矩，从而达到制动的目的。

而因再生制动产生的三相交流电经过中间的逆变器和脉冲整流，先变为单相直流电，再变为单相交流电，最后通过牵引变压器反馈回电网。

本文主要介绍了制动方式的分类，复合制动系统以及再生制动的工作原理，并深入研究了交流牵引传动系统。

关键词：再生制动；动车组；交流牵引传动系统AbstractA emu is a fixed train consisting of a powered train and an unpowered trailer. Due to its safety, comfort and other characteristics, the emu has been widely used in countries and regions around the world. Regenerative braking is the only braking method that can feed back energy to the power grid. Compared with the traditional air braking, the wear degree of relevant parts is small, and the braking can save energy at the same time, which is of great significance in today's increasingly scarce resources.In the process of regenerative braking, the asynchronous traction motor originally used as a motor is turned into a generator to generate reverse current and reverse torque, so as to achieve the purpose of braking. The three-phase alternating current generated by regenerative braking passes through the middle inverter and pulse rectification, and first becomes single-phase direct current, then single-phase alternating current, and finally feeds back to the power grid through traction transformer. This paper mainly introduces the classification of braking mode, the working principle of compound braking system and regenerative braking system, and deeply studies the ac traction drive system.Key words：regenerative braking; The emu. Ac traction drive system目录第一章绪论 (4)1.1 研究背景 (4)1.1.1 国外现状分析 (4)1.1.2 国内现状分析 (4)1.2 本文主要研究内容 (6)第二章制动系统概述 (8)2.1 制动系统对动车组的意义 (8)2.2 制动方式的分类 (8)2.2.1 按动能转移方式分类 (8)2.2.2 按制动力的形成方式 (10)2.2.3 按制动力的操纵控制方式 (11)2.3 高速动车组复合制动系统 (11)2.3.1 高速动车组复合制动系统组成和特点 (11)2.3.2 高速动车组复合制动系统制动能量分配 ......................... 错误！未定义书签。

高速列车牵引系统中的能量回收与利用研究随着人类社会的发展，高速列车已经成为现代交通领域的重要组成部分。

为了提高列车的运行效率和减少对环境的影响，科学家和工程师们不断地研究和改进列车牵引系统中的能量回收与利用技术。

本文将探讨高速列车牵引系统中能量回收和利用的研究。

高速列车的牵引系统通常由电机、变频器、牵引变压器和电容器等组成。

当列车通过电能供应系统获取能量时，它会产生能量，这些能量在传输过程中会由于电机的反电动势和电阻而损失。

为了减少能量的浪费，研究人员开始研究能量回收与利用技术，将这些损失的能量重新利用起来。

一种常见的能量回收技术是通过逆变器将列车中的动能转换为电能并存储起来。

当列车制动时，它会产生大量的动能。

在传统的列车系统中，这些动能会转化为热能通过制动器散发掉，浪费了大量的能量。

而通过能量回收技术，这些动能可以被逆变器转换成电能，并存储在列车上的电容器或电池中。

当列车需要加速时，这些存储的电能可以被释放出来，从而减少了对电网的需求。

这种方法不仅提高了能源利用率，还减少了对环境的影响。

另一种能量回收与利用技术是通过磁力回收系统来转换列车运行时的动能。

该系统利用列车与轨道之间的磁场相互作用，将动能转换为电能，并将其存储在列车上的电容器或电池中。

该技术不仅可以提高列车的运行效率，还可以减少对电网的依赖。

此外，磁力回收系统还可以在制动过程中减少列车的制动距离，提高了行车安全性。

除了能量回收技术，高速列车牵引系统还可以利用一些其他的能源来提高能源利用率。

例如，太阳能和风能等可再生能源可以通过适当的装置转换为电能，并供给列车牵引系统使用。

这种方法不仅减少了对传统能源的依赖，还减少了对环境的影响。

然而，高速列车牵引系统中的能量回收与利用研究仍存在一些挑战。

首先，设计和实施这些技术需要投入大量的资金和资源。

其次，为了使能量回收和利用系统有效运行，还需要解决能量转换效率、储能系统容量和集成系统的可靠性等问题。

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。

技术报告│再生制动能量利用装置对供电系统的影响分析“2016第三届轨道交通供电系统技术大会”演讲报告图文版已在“电气技术”微信（微信号：dianqijishu）上陆续发布，请感兴趣的读者扫描下方二维码，进行关注阅读。

演讲人周菁，系北京城建设计发展集团公司总工（本文根据“2016第三届轨道交通供电系统技术大会”演讲PPT 编辑而成）一、概述（1）2013年北京地铁全年共计电能消耗10.8亿度，其中牵引电耗为6.1亿度，牵引能耗约占总能耗的56.2%；2015年为12.7亿度，牵引能耗约占总能耗的57%；（2）目前存在几种再生制动能量回收技术，这些方法各具特点，已经可以将城轨列车的再生制动能量充分有效的回收利用；（3）分析再生制动装置对供电系统的影响，对它们进行科学评估和合理设置。

北京2013年的牵引能耗已经超过10亿度电，去年已经达到12.7亿度，其中由于牵引的能耗约占60%。

大家都认为如果能够把列车制动的能量进行吸收并有效利用，对节能起到很好的效果。

目前已经有多种形式的回收利用技术，它们各具特点。

因此分析这些技术对供电系统的影响，可以使我们后续的应用更加合理。

二、再生制动能量利用装置的沿革国外设备的应用情况与国内相比，还有飞轮型和电池储能型的设备应用，基本上是相似的。

从2006年开始投入运营开始，从纯电阻到电阻+逆变，再到中压能馈型，到今年超级电容型已经在北京八通线挂网，并安装在青岛地铁3号线，短短10年间国内的设备类型已经多种多样。

未来可能还会有其它类型装置投入使用。

三、再生制动能量利用装置技术比较下面对国内使用的设备情况作一个对比分析，由于纯电阻型设备是消耗型设备，并不能节能，后续就不再做介绍了。

首先先分析一下逆变型设备，逆变至低压时，由于瞬时能量较大，而低压系统不能够完全吸收，一般这种类型的设备的容量都不会太大，因此需要同时配备电阻。

而逆变至中压系统，能量在中压网络上传递，能量的利用率较高，因此设备容量的选择主要考虑最佳吸收和分布率。

列车再生制动能量回收的方法及分析城市轨道交通是耗电大户。

而如何高效利用电能是目前城市轨道交通节能技术的关键问题。

车辆在运行过程中，由于站间距一般较短，因此要求起动加速度和制动减速度比较大，并具有良好的起动和制动性能。

城轨交通供电系统一直采用二极管整流技术实现交流电源到直流牵引电源的转换，特别是采取24脉波整流技术后，与电网的谐波兼容问题得到较好地解决。

该技术虽然可以较好地满足车辆牵引取流的需求，但是此类系统存在以下问题：（1）只能实现能量的单向流动，对于需要频繁起动和制动的地铁、轻轨等交通工具，制动能量的回收有着很大的潜力。

车辆再生制动产生的反馈能量一般为牵引能量的30％甚至更多。

而这些再生能量除了按一定比例(一般为20％～80％，根据列车运行密度和区间距离的不同而异)被其它相邻列车吸收利用外，剩余部分将主要被车辆的吸收电阻以发热的方式消耗掉或被线路上的吸收装置吸收。

如果在一列地铁列车刹车时附近没有其他列车加速运行，那它所回馈的电能中只有30％～50％能被再次利用(尤其是在低电压、高电流的网络系统里)。

如果当列车发车的间隔大于10 min时，再生制动能量被相邻列车吸收重新利用的概率几乎为零。

（2）由于制动电阻的发热引发站台和地下隧道热量积累、温度上升，某些城轨系统隧道温度高达50℃，不得不加大通风设备的容量，造成严重的二次能耗；（3）对于车载制动电阻模式制动电阻增加车体自重造成的电能消耗十分可观；（4）牵引网上同时在线运行的车辆有十几对甚至几十对，负荷的变化造成牵引网压波动严重，不利于车辆平稳、可靠运行。

可见车辆的制动能量至今还是一种没有被很好地开发利用的能量。

目前,在我国大力提倡节能降耗的形势下，城轨供电系统的发展进度已滞后列车车辆技术的发展，多个待建的城市轨道线路，如无锡、苏州、长沙、西安、深圳和广州等多条线路，都提出了对现有牵引供电系统进行技术改造的需求或者是寻求更好的储能装置去回收这些多余的再生能量。

高速铁路节能环保效应及效益分析研究摘要：随着国家经济的快速发展，高速铁路近几年来也有着非凡的进步。

目前高速铁路已成为世界铁路发展的主要潮流，它能完全实现用电力牵引作业，具有独有的“以电代油”功能，从而大幅度降低了整个铁路运输对石油的依赖，优化了能耗结构，降低了碳排放，有助于能源的可持续发展和“低碳经济”的实现从而达到明显的节能环保效应。

本文主要以高速铁路的社会经济效益和节能环保效应及质量管理制度进行分析。

关键词：铁路；节能环保；效益Abstract：with the rapid development of the national economy，the high-speed railway has also made remarkable progress in recent years.At present，high-speed railway has become the main trend of railway development in the world.It can fully realize the operation of electric traction and has the unique function of replacing oil with electricity，thus greatly reducing the dependence of the whole railway transportation on oil，optimizing the energy consumption structure，reducing carbon emissions，and contributing to the sustainable development of energy and "low".The realization of carbon economy will achieve obvious energy saving and environmental protection effects.This paper mainly analyses the social and economic benefits，energy saving and environmental protection effects and quality management systemof high-speed railway.Key words：railway；energy saving and environmental protection；efficiency 当今世界，高速铁路已成为各国旅客运输发展的共同趋势，我国作为一个幅员辽阔、人口众多、但资源分布和经济发展不平衡的发展中国家，在工业和人口分布集中的大通道地区首先建成高速铁路，将会产生巨大的经济效益和社会效益，具有重要意义。