12 再生制动与其能量利用装置

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。

关于再生制动能量吸收装置在轨道交通中应用的探索摘要：地铁制动产生的能量是非常大的，利用再生制动能量吸收装置技术，具有重要经济效益和社会效益。

本文通过对国内外再生能量吸收方案优缺点进行分析，提出再生制动能量吸收的布点思路及发展方向。

关键词：地铁；再生制动；逆变回馈；供电系统前言地铁能够减轻城市交通运输负担，缓解城市交通阻塞皮力，方便城市居民的出行，在世界范围内的各大城市得到了广泛的应用。

地铁作为城市轨道交通不同于交流电气化铁路，运营距离短，沿线车站多，站间距离短，地铁运行时，列车需要频繁地启动和制动。

现阶段，地铁列车采用电制动和机械制动两种制动方式，其中机械制动也称为空气制动，是利用空气压缩间瓦，通过阐瓦与车辆车轮的摩擦来达到制动的目的。

机械制动虽然具有良好的制动效果，但是制动时不仅会产生较高的热量和机械粉尘，恶化了地铁隧道内部的乘车环境，而且加剧了车轮的磨损，缩短了车轮使用寿命。

电制动是利用列车牵引电机制动性质的电磁转矩来使列车减速，根据制动时回馈能量的流向，电制动可分为电阻制动和再生制动。

其中，电阻制动是一种耗能型制动方式，它将电机回馈的电能引入车载吸收电阻，以电阻发热的方式耗散于空气中，电阻制动时，列车与牵引网没有再生能量的交互。

与电阻制动相比，再生制动是一种节能型制动方式，它通过车载变流设备将再生制动能量回馈至牵引网，供给其他列车或通过电力电子设备和储能器件，变换为其他形式的能量。

列车再生制动时，向牵引网回馈能量，其大小随列车载客数量、制动初速度以及列车发车间隔不同而不同，一般而言，再生制动能量为牵引能量的３０％。

目前直流牵引变电所采用不可控的整流方式，能量只能从交流侧单向传递至直流牵引网。

列车再生制动时，如果同一供电区间内存在取流列车，一部分回馈的能量被取流列车吸收，其余的能量在牵引网不断累积，造成直流牵引网电压迅速抬升，甚至可能超过牵引网最大允许电压，危及网内电气设备的安全。

同时，牵引网电压过高，也会影响牵引网内其他列车内部换流装置的正常工作，造成再生制动无法顺利进行。

列车再生制动吸收装置、能量回馈、能量储存系统建设方案1. 实施背景随着中国铁路的快速发展，列车的运行速度和运输效率不断提升。

然而，传统的机械刹车方式已经无法满足现代列车对于节能、环保和安全的需求。

因此，采用先进的再生制动技术和能量储存系统成为必然趋势。

本方案旨在提出一套完整的列车再生制动吸收装置、能量回馈及能量储存系统的建设方案，以应对当前面临的挑战。

2. 工作原理列车再生制动吸收装置主要利用电磁感应原理，将列车的动能转化为电能。

当列车制动时，动能通过转换器转化为直流电，进而储存到能量储存系统中。

同时，能量回馈装置将部分电能回馈至牵引网，以供其他列车使用，实现能源的有效利用。

3. 实施计划步骤3.1 需求分析：对当前列车制动系统和能量储存的需求进行分析，确定装置的技术参数和性能指标。

3.2 方案设计：根据需求分析结果，设计列车再生制动吸收装置、能量回馈及能量储存系统的整体方案。

3.3 硬件开发：依据设计方案，开发核心硬件设备，包括再生制动吸收装置、能量储存系统等。

3.4 系统集成与测试：将各个硬件设备集成到一起，进行系统测试，确保系统的稳定性和可靠性。

3.5 现场安装与调试：将设备安装在列车上，进行现场调试和优化，确保设备的性能达到预期效果。

3.6 试运行与评估：进行一段时间的试运行，对系统的性能进行全面评估，收集反馈意见，持续改进。

4. 适用范围本方案适用于各类电力牵引的列车，包括但不限于城市轨道交通、高速铁路等。

通过本系统的应用，能够大幅提高列车的能源利用效率，减少制动时的碳排放，同时提高列车的运行安全。

5. 创新要点5.1 集成了先进的再生制动技术和能量储存系统，打破了传统机械刹车的局限。

5.2 实现了能源的高效利用和回收再利用，降低了能源消耗和碳排放。

5.3 提供了完整的解决方案，包括硬件开发、系统集成、现场安装与调试等环节，方便用户使用和维护。

6. 预期效果6.1 提高能源利用效率：通过再生制动技术和能量储存系统的应用，预计能够提高能源利用效率20%以上。

再生制动的详细原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠再生制动的详细原理。

你说这再生制动啊，就好像是个特别会过日子的巧媳妇！咱平常开车的时候，那车子跑起来是要消耗能量的吧，就跟咱人跑步得使劲儿一样。

可这再生制动呢，它能在车子减速或者刹车的时候，把原本要浪费掉的那部分能量给收集起来。

想想看啊，就好比咱去超市买东西，花了不少钱，结果人家告诉你，嘿，你这部分钱可以存起来下次用，你高不高兴？再生制动就是这么个道理。

它是咋做到的呢？其实就是通过一些巧妙的装置和技术。

当我们踩刹车的时候，车子的动能就开始转化啦。

这些动能就像是一群调皮的小孩子，到处乱跑，而再生制动系统呢，就像个有魔力的老师，能把这些调皮孩子都管得服服帖帖的，让它们乖乖地变成电能储存起来。

这电能存起来能干啥呢？用处可大了去啦！可以在车子需要的时候再拿出来用呀，就跟咱存钱应急一样。

比如说车子再启动的时候，或者加速的时候，这些储存的电能就能派上用场啦，帮车子省点油或者电呢。

你说这再生制动神奇不神奇？这可真是个好东西啊！咱平时开车，要是没有它，那得浪费多少能量啊。

有了它，就感觉车子都变得更聪明了，更会给自己打算盘了。

而且啊，这再生制动对于环保也有很大的贡献呢！它能让车子更节能，排放的污染物也就少了呀。

这就好像是给地球这个大家庭做了一件大好事，让我们的环境能更干净、更美好。

咱再想想，如果所有的车子都用上了再生制动，那得节省多少能源啊，那得少排放多少污染物啊！这世界不就变得更美好了嘛。

所以说啊，再生制动真的是个了不起的发明。

它就像是汽车界的一颗闪亮的星星，照亮了我们的出行之路，让我们的生活更加绿色、更加美好。

咱可得好好珍惜这个好技术，让它为我们的生活带来更多的便利和好处呀！你们说是不是呢？反正我是觉得再生制动太牛啦！。

再生制动系统简介1 再生制动的定义再生制动，是指车辆减速或制动时，将其一部分动能转化为其他形式的能量储存起来以备驱动时使用的过程。

制动能量再生系统先将车辆制动或减速时的一部分机械能（动能）经再生系统转换（或转移）成其他形式的能量（旋转动能，液压能，化学能等），并储存于储能器中，同时产生一定的负荷阻力使车辆减速制动；当车辆再次启动或加速时，再生系统又将储存在储能器中的能量转化为车辆行驶时需要的动能（驱动力）。

图1-1 能量再生系统原理简图在纯电动车或混合动力电动汽车上，只有驱动轴上的制动能量可以沿着与之相连接的驱动系统传送至储能装置，另一部分的制动能量将由非驱动轴上车轮通过摩擦制动而以热的形式散失掉。

即使是驱动轴上的制动能量也不能够被完全回收，进行制动能量回收时还受到很多因素的限制，例如电池充电功率的限制，回收功率不能超过电池当前的最大充电功率；电机发电能力的限制，电机制动产生的最大制动转矩不能超过当时转速和功率下电机发电能力，车速较高时电机再生制动扭矩就不能满足大强度制动要求；驱动系布置结构的限制，若电机位置在变速器前，汽车换挡时，从车轮到电机的动力传递被切断，电机不能进行再生制动。

2 国内外研究现状2.1 国外研究现状国外对混合动力汽车再生制动的研究已经开展了几十年，研究领域主要集中在以下几个方面：(1) 再生制动过程中整车制动综合建模与仿真；(2) 制动能量分配和再生制动、摩擦制动与ABS 的综合协调控制；(3) 再生制动过程中储能系统、电机/发电机和CVT 的性能及控制方法。

国外对再生制动领域的研究已具有了一定的基础，20 世纪90 年代全球掀起混合动力汽车研究热潮以后，国外在混合动力汽车再生制动系统的研究上取得了比较快的进展。

特别是各大汽车公司，已经在量产的混合动力汽车上普遍采用该系统，大大提高了整车的能量利用效率，降低了整车油耗，延长了整车续驶里程。

2.2 国内研究现状我国对于混合动力电动汽车的研究起步比较晚，对再生制动这一混合动力汽车所具有的重要节能功能的研究也显得比较薄弱，国内目前对混合动力汽车的再生制动的研究，在以下方面还有待深入研究：(1) 再生制动能量管理和控制策略；(2) 再生制动系统建模和车辆制动动力学建模；(3) 基于整车综合制动动力学仿真的综合优化；(4) 再生制动系统的实验模拟、匹配控制和综合评价。

简述再生制动的基本原理再生制动是一种利用动力系统的能量来增加车辆制动效果的技术。

它通过回收制动能量并将其转化为电能储存起来，以供以后使用。

再生制动的基本原理是将制动过程中产生的动能转化为电能，以减少能源浪费和环境污染。

再生制动的实现主要依靠电动机和电池。

在制动过程中，当车辆需要减速或停车时，驾驶员踩下制动踏板，制动系统开始工作。

传统的制动系统通过摩擦来减速，将车辆的动能转化为热能散失。

而再生制动系统则将这部分动能转化为电能。

具体来说，当制动踏板被踩下时，车辆的动力系统会将电动机切换为发电机模式。

发电机会利用车辆的动能产生电流，这些电流会被传输到电池中进行储存。

电池可以将这些电能储存起来，以供之后的行驶过程中使用。

同时，电池也可以为车辆的其他电气设备提供电能。

再生制动系统的优点之一是节约能源。

传统的制动系统通过摩擦来减速，会导致能量的大量浪费。

而再生制动系统可以将这些浪费的能量回收利用，减少能源的浪费和对环境的影响。

再生制动系统的另一个优点是提高了制动效果。

由于再生制动可以实时地将动能转化为电能，因此它可以提供更快、更灵敏的制动响应，提高了车辆的制动效果和安全性。

再生制动系统的应用范围广泛。

目前，许多电动汽车和混合动力汽车都采用了再生制动系统。

这些车辆的电动机可以通过回收制动能量来延长续航里程，提高能源利用率。

同时，再生制动系统也可以用于其他类型的车辆，如公交车、电动自行车等。

再生制动系统的应用可以减少对传统燃料的依赖，降低运营成本，对环境友好。

然而，再生制动系统也存在一些挑战。

首先，再生制动系统的效率受到车辆行驶速度和状态的影响。

在低速行驶或停车状态下，再生制动系统的效果会受到限制。

其次，再生制动系统需要配备高效的电池储能装置，以便储存和释放大量的电能。

电池技术的发展将对再生制动系统的性能和成本产生重要影响。

此外，再生制动系统的设计和安装也需要考虑到车辆的结构和动力系统的特点，以确保其正常运行和安全性。

再生制动能量吸收装置在郑州地铁中的应用摘要：对再生制动能量吸收装置的基本工作原理和类型进行介绍，并且对再生制动能量吸收装置在郑州地铁中的应用、节能情况进行介绍，提出建议。

关键词：再生制动能量吸收装置节能应用Abstract：The basic working principle of regenerative braking energy absorption devices and introduces the types，and the regenerative braking energy absorption devices in the application of zhengzhou subway，introduces the energy-saving situation，Suggestions are put forward.Keywords：regenerative braking the energy absorption equipment energy savingapplication在城市轨道交通系统中，由于公交化的运输模式决定了城市轨道交通具有列车运行密度大、站间距小、起停频繁的特点。

目前轨道交通普遍采用的VVVF动车组列车，制动模式为电气制动（再生制动/电阻制动）+空气制动（盘形制动/轮对踏面制动）互补的形式，即在列车正常运行过程中以电气制动为主，辅之以空气制动。

传统的列车电阻是将制动电阻装设在车辆底部，列车制动时产生的电能通过车辆上制动电阻发热消耗或空气制动消耗，浪费了大量电能，产生的大量热量还会散发在隧道内，在大运量、高密度的运行条件下，使隧道温度升高，提高了对通风系统的要求。

随着科技的进步和社会的发展，人们在节约能源、减少排放、环境保护方面意识逐渐增强，在城市轨道交通系统中，对有效利用城市轨道电动车组再生制动所产生的电能以减少城市轨道交通运营的用电量，同时改善城市轨道交通公共场所的环境是非常重要的。

地铁供电系统再生制动能量逆变回馈装置摘要：我国城市化的建设速度加快，地铁作为城市轨道交通的一种，其建设效果已经成为当前非常重要的一项工作。

而要想保证地铁可以有效地运行，就需要借助更完善的措施，保证其不会出现故障。

供电系统作为地铁建设中的重要部分，其变压器情况对于整个系统的运行与地铁的正常工作都有非常重要的意义，本次以广州地铁21号线为例，就相关内容展开了针对性的阐述与分析，并列举了地铁供电系统如何使用再生制动能量逆变回馈装置，提供地铁供电系统中故障的解决措施。

希望通过文章的阐述与分析，能够进一步提升相关研究的实际效果，为我国的发展提供更大的动力，优化城市地铁的运行，降低相关问题所造成的影响。

关键词：地铁供电；再生制动能量逆变回馈装置；故障解决引言现阶段，国内各项科学技术不断进步发展，城市总体建造水平得以显著提升，地铁逐渐成为了人们常见的出行工具，据统计，截止2019年6月，全国内地已开通地铁城市达33个，开通运营里程约4600公里，且多个城市已获得规划审批、建造里程持续增加。

那么，在满足于国内城市规划建设及人们便捷化出行等各项需求的同时，地铁整体运营系统可靠性、安全性及稳定性，逐渐成为了社会各界所普遍关注的内容。

在地铁实际营运期间，供电系统往往占据重要位置，为地铁正常营运提供供配电的电力系统服务。

一、地铁供电系统再生制动能量逆变回馈装置组成1.装置组成变流器柜（2MW）配置：交流断路器，滤波器，功率模块尺寸：1800ⅹ1200ⅹ2300mm重量：2.5T隔离开关柜（2MW）配置：直流隔离开关，直流接触器尺寸：600ⅹ1200ⅹ2300mm重量：0.7T2.能量回馈装置红色虚线框内为能量回馈装置▼二．地铁供电系统再生制动能量逆变回馈装置原理示意图及再生制动回馈工作原理地铁主电路元件：直流隔离开关、熔断器、直流接触器、平波电抗器、直流母线电容、功率模块、LCL滤波器、交流断路器、防雷器。

开关器件：IGBT，3300V/1500A。