CN108320653A - 城市轨道交通双列车模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电气化轨道交通和电力电子变流器技术领域，具体涉及一种城市轨道交通双列车模拟系统，包括：第一电压源、第二电压源、第一双向电流可控模块、第二双向电流可控模块、能量存储模块、接触网或第三轨和走行轨。电压源用以模拟牵引变电所，双向电流可控模块用以模拟列车并实现电流解耦，能量存储模块用以存储列车牵引能量或提供列车制动能量，接触网或第三轨用以连接牵引变电所与列车，走行轨用以提供列车电流回流路径。通过控制流过双向电流可控模块的电流，实现多工况组合的双列车动态取流过程模拟。本发明具有动态模拟双列车取流过程、列车组合运行工况多样、电流解耦方式简单、能量自主回馈等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电气化轨道交通和电力电子变流器技术领域，具体说是一种城市轨道交通双列车模拟系统。
背景技术
城市轨道交通因高效环保、轻便快捷等优点得以快速发展，地铁、轻轨和有轨电车等交通方式已成为解决交通拥堵问题、实现能源可持续发展的有效途径之一。而城市轨道交通列车作为运载主体，不具备经常停运进行测试的条件。所以，对列车特性进行模拟与仿真一直以来备受关注。
城市轨道交通列车模拟系统相比于真实列车具有测试便捷、价格低廉以及体积轻小的特点，成为城市轨道交通系统设备测试与检查的重要手段。传统城市轨道交通列车模拟系统由电阻或电流源组成，从牵引所汲取能量，模拟列车的牵引启动工作状态；或由电机组成，控制电机的角速度，从而控制电机电流幅值，模拟列车取流过程；或由软件进行列车牵引计算，绘制列车特性曲线，用以研究城市轨道交通系统的特性。
但传统城市轨道交通列车模拟系统因为自身设计的缺陷，存在以下几个技术问题：
1、采用电阻或电流源模拟的列车工况单一，仅能复现列车牵引启动工作状态，无法对单列车再生制动工作状态以及多列车组合工况进行模拟；而且电阻阻值固定，无法实现列车电流动态模拟。
2、采用电机模拟列车时，若列车数量增多，则电机的数量也增多，相对的电机控制方案也更为复杂。而且各电机的控制回路之间大部分需要通过隔离变压器进行隔离解耦，以保证安全。隔离变压器的数量、体积和成本等也会随着电机数量的增加而增加。
3、传统城市轨道交通列车模拟系统没有能量存储模块，多余的能量通过电阻等消耗，造成能量浪费，也带来温升问题。
4、采用软件对列车工作状态进行模拟，需要大量的历史数据支撑计算结果，而且不适用于现场实验测试。
发明内容
针对现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种城市轨道交通双列车模拟系统，实现多工况组合的双列车动态取流过程模拟，具体技术方案如下：
一种城市轨道交通双列车模拟系统，包括第一电压源1、第二电压源2、第一双向电流可控模块3、第二双向电流可控模块4、能量存储模块5、接触网6和走行轨7；
所述第一电压源1的正极端子11通过接触网6与第一双向电流可控模块3的第一端子31、第二双向电流可控模块4的第一端子41连接，第一电压源1的负极端子12通过走行轨7与第一双向电流可控模块3的第二端子32、第二双向电流可控模块4的第二端子42连接，所述第一电压源1用于模拟供电区间左侧牵引变电所；
所述第二电压源2的正极端子21通过接触网6与第一双向电流可控模块3的第一端子31、第二双向电流可控模块4的第一端子41连接，第二电压源2的负极端子22通过走行轨7与第一双向电流可控模块3的第二端子32、第二双向电流可控模块4的第二端子42连接，所述第二电压源2用于模拟供电区间右侧牵引变电所；
所述第一电压源1和第二电压源2均为直流电压源；
所述第一双向电流可控模块3的第三端子33与能量存储模块5的第一端子51连接，第一双向电流可控模块3的第四端子34与能量存储模块5的第二端子52连接，所述第一双向电流可控模块3用于模拟双列车中第一列车的取流过程；
所述第二双向电流可控模块4的第三端子43与能量存储模块5的第三端子53连接，第二双向电流可控模块4的第四端子44与能量存储模块5的第四端子54连接，所述第二双向电流可控模块4用于模拟双列车中第二列车的取流过程。
在上述技术方案的基础上，所述第一双向电流可控模块3和第二双向电流可控模块4均包括第一开关管S1、第二开关管S2、电感L和第一开关T；
所述电感L的一端与第一开关管S1的阳极端、第二开关管S2的阴极端连接；电感L的另一端与第一双向电流可控模块3的第一端子31或第二双向电流可控模块4的第一端子41连接；第一开关管S1的阴极端与第一开关T的一端、第一双向电流可控模块3的第二端子32或第二双向电流可控模块4的第二端子42连接；第二开关管S2的阳极端与第一双向电流可控模块3的第三端子33或第二双向电流可控模块4的第三端子43连接；第一开关T的另一端与第一双向电流可控模块3的第四端子34或第二双向电流可控模块4的第四端子44连接。
在上述技术方案的基础上，所述能量存储模块5为多端口模块，由j个储能单元8组合而成，其中j≥1，且为整数。
在上述技术方案的基础上，所述储能单元8为四端子典型结构，储能单元8的第一端子81与能量存储模块5的第一端子51连接；储能单元8的第二端子82与能量存储模块5的第二端子52连接；储能单元8的第三端子83与能量存储模块5的第三端子53连接；储能单元8的第四端子84与能量存储模块5的第四端子54连接。
在上述技术方案的基础上，所述储能单元8为两端子典型结构，储能单元8的第一端子81与能量存储模块5的第一端子51、能量存储模块5的第三端子53连接；储能单元8的第二端子82与能量存储模块5的第二端子52、能量存储模块5的第四端子54连接。
在上述技术方案的基础上，所述储能单元8的储能方式为普通电容、超级电容、蓄电池、飞轮或压缩空气；储能路径为通过隔离变换器，通过非隔离变换器或不通过变换器；多个储能单元8之间的连接方式为串联或并联。
在上述技术方案的基础上，所述第一双向电流可控模块3和第二双向电流可控模块4的第一开关管S1和第二开关管S2为半导体功率开关；所述第一开关T为双向可控开关。
在上述技术方案的基础上，所述双向可控开关的结构包括2个串联的二极管与2个串联的二极管并联后，再与半导体功率开关并联而成，
或2个半导体功率开关串联而成，
或2个GTO并联而成，
或2个逆阻型IGBT并联而成，
或2个GTR并联而成；
所述半导体功率开关为IGBT、MOSFET、IGCT、GTO、GTR或晶闸管。
在上述技术方案的基础上，用第三轨代替所述接触网6。
本发明的有益效果：
1、采用一种新型的电力电子变流器的拓扑结构，电流从电力电子变流器两侧流入时均能正常工作，实现双列车动态取流过程模拟；控制流过双向电流可控模块电流的幅值与方向，实现多工况组合的双列车模拟。
2、采用双向电流可控模块，控制双向电流可控模块的开关时序，实现双列车输入/输出电流互不干扰，相互解耦。
3、在双列车处于相同工作状态时，采用能量存储模块5，储存列车牵引启动能量或释放列车再生制动能量，实现能量的回收与再利用，提高能量利用率；在双列车处于不同工作状态时，实现能量自主回馈，降低对牵引所模拟电源的功率要求。
4、采用的新型电力电子变流器易于硬件化，适用于现场实验测试。
附图说明
本发明有如下附图：
图1是本发明所述城市轨道交通双列车模拟系统单区间结构示意图；
图2是本发明所述双向电流可控模块的结构示意图；
图3是本发明所述城市轨道交通双列车模拟系统单区间的一个优选实施例的电路原理示意图；
图4a-4b是本发明第一列车为牵引启动工作状态，第二列车为再生制动工作状态一个实施例的示意图；
图5a-5c是本发明所述能量存储模块5内储能单元8的优选结构示意图；
图6是本发明所述双向电流可控模块与能量存储模块5中开关管优选方案的示意图；
图7a-7d是本发明所述双向电流可控模块中双向可控开关优选方案的示意图；
图8a-8c是本发明所述城市轨道交通双列车模拟系统拓展应用的示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行更详细的说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
如图1所示为本发明所述城市轨道交通双列车模拟系统单区间结构示意图，包括第一电压源1和第二电压源2；第一双向电流可控模块3和第二双向电流可控模块4；能量存储模块5；接触网6和走行轨7。
所述第一电压源1的正极端子11通过接触网6与第一双向电流可控模块3的第一端子31、第二双向电流可控模块4的第一端子41连接，第一电压源1的负极端子12通过走行轨7与第一双向电流可控模块3的第二端子32、第二双向电流可控模块4的第二端子42连接，所述第一电压源1用于模拟供电区间左侧牵引变电所；
所述第二电压源2的正极端子21通过接触网6与第一双向电流可控模块3的第一端子31、第二双向电流可控模块4的第一端子41连接，第二电压源2的负极端子22通过走行轨7与第一双向电流可控模块3的第二端子32、第二双向电流可控模块4的第二端子42连接，所述第二电压源2用于模拟供电区间右侧牵引变电所；
所述第一电压源1和第二电压源2均为直流电压源；所述直流电压源的电压幅值由城市轨道交通系统的牵引变电所电压决定；
所述第一双向电流可控模块3的第三端子33与能量存储模块5的第一端子51连接，第一双向电流可控模块3的第四端子34与能量存储模块5的第二端子52连接，所述第一双向电流可控模块3用于模拟双列车中第一列车的取流过程；
所述第二双向电流可控模块4的第三端子43与能量存储模块5的第三端子53连接，第二双向电流可控模块4的第四端子44与能量存储模块5的第四端子54连接，所述第二双向电流可控模块4用于模拟双列车中第二列车的取流过程。
所述第一双向电流可控模块3与第二双向电流可控模块4的电流幅值由列车运行加速度、牵引变电所电压、列车重量以及轮轨摩擦力决定；第一双向电流可控模块3与第二双向电流可控模块4的电流方向由列车运行工况决定。
如图2所示，所述第一双向电流可控模块3和第二双向电流可控模块4均包括第一开关管S1、第二开关管S2、电感L和第一开关T；
所述电感L的一端与第一开关管S1的阳极端、第二开关管S2的阴极端连接；电感L的另一端与第一双向电流可控模块3的第一端子31或第二双向电流可控模块4的第一端子41连接；第一开关管S1的阴极端与第一开关T的一端、第一双向电流可控模块3的第二端子32或第二双向电流可控模块4的第二端子42连接；第二开关管S2的阳极端与第一双向电流可控模块3的第三端子33或第二双向电流可控模块4的第三端子43连接；第一开关T的另一端与第一双向电流可控模块3的第四端子34或第二双向电流可控模块4的第四端子44连接。
如图3所示，将图2所示的双向电流可控模块应用于图1中，形成城市轨道交通双列车模拟系统单区间的一个优选实施例的电路原理示意图。
图4a-4b是本发明第一列车为牵引启动工作状态，第二列车为再生制动工作状态一个实施例的示意图；由于本发明所述城市轨道交通双列车模拟系统结构对称，工作状态与能量存储模块5内部结构无关，以图4a-4b的实施例为典型例进行说明；
图4a中，第一双向电流可控模块3的第一开关管S31导通，第二开关管S32和第一开关T31关断；从第一电压源1的正极端子11与第二电压源2的正极端子21输出的能量经接触网6，流入第一双向电流可控模块3的第一端子31，并经过电感L31、第一开关管S31流入第一双向电流可控模块3的第二端子32，最后通过走行轨7回流至第一电压源1的负极端子12与第二电压源2的负极端子22，第一列车处于牵引启动工作状态1；在这一过程中，第一双向电流可控模块3与能量存储模块5没有能量交换，仅通过接触网6和走行轨7与第一电压源1和第二电压源2进行能量交换；
第二双向电流可控模块4的第一开关管S41导通，第一开关T41导通，第二开关管S42关断；在第二列车再生制动工作状态下，能量存储模块5通过第二双向电流可控模块4向接触网6与走行轨7提供能量；能量经能量存储模块5的第三端子53，流入第二双向电流可控模块4的第三端子43，经第二双向电流可控模块4的第一开关管S41、电感L41，从第二双向电流可控模块4的第一端子41流出，流入接触网6，供第一列车牵引启动工作状态的列车消耗，最后通过走行轨7流入第二双向电流可控模块4的第二端子42，经第二双向电流可控模块4的第一开关T41从第二双向电流可控模块2的第四端子44回流至能量存储模块的第四端子54，实现第二列车再生制动工作状态1的能量循环，在这一过程中，第二双向电流可控模块4从能量存储模块5获得能量，通过接触网6与走行轨7向牵引启动工作状态的第一列车传递能量；
整个过程中接触网6的能量单方向流动，方向为从再生制动工作状态的第二列车向牵引启动工作状态的第一列车，走行轨7的能量单方向流动，方向为从牵引启动工作状态的第一列车向再生制动工作状态的第二列车，完成能量自主回馈过程；第一双向电流可控模块3的输入/输出电流i1>0，模拟第一列车的牵引启动工作状态；第二双向电流可控模块4的输入/输出电流i2<0，模拟第二列车的再生制动工作状态；i1与i2没有共同通路，互不干扰，相互解耦。
图4b中，第一双向电流可控模块3的第二开关管S32和第一开关T31导通，第一开关管S31关断；从第一电压源1的正极端子11与第二电压源2的正极端子21输出的能量经接触网6，流入第一双向电流可控模块3的第一端子31，经第一双向电流可控模块3的电感L31、第二开关管S32流向第一双向电流可控模块的第三端子33，经过能量存储模块5流向第一双向电流可控模块第四端子34，经第一双向电流可控模块3的第一开关T31流向第一双向电流可控模块第二端子32，最后通过走行轨7回流至第一电压源1的负极端子12与第二电压源2的负极端子22，实现了第一列车牵引启动工作状态2；在这一过程中，第一双向电流可控模块3通过接触网6与走行轨7从第一电压源1和第二电压源2吸收能量，向能量存储模块5传递能量；
第二双向电流可控模块4的第二开关管S42导通，第一开关管S41和第一开关T41关断；再生制动工作状态下，能量从第二双向电流可控模块4的电感L41经第二双向电流可控模块4的第一端子41流入接触网6，供牵引启动工作状态的第一列车消耗，然后经走行轨7流入第二双向电流可控模块4的第二端子42，进入第二双向电流可控模块4，经第二开关管S42回流至电感L41，实现第二列车再生制动工作状态2的能量循环，在这一过程中，第二双向开关模块4与能量存储模块5之间没有能量交换，仅通过第二双向开关模块4的电感L41中存储的能量完成能量循环；
整个过程中接触网6的能量单方向流动，方向为从再生制动工作状态的第二列车向牵引启动工作状态的第一列车，走行轨7的能量单方向流动，方向为从牵引启动工作状态的第一列车向再生制动工作状态的第二列车，完成能量自主回馈过程；第一双向电流可控模块3的输入/输出电流i1>0，模拟第一列车的牵引启动工作状态；第二双向电流可控模块4的输入/输出电流i2<0，模拟第二列车的再生制动工作状态；i1与i2没有共同通路，互不干扰，相互解耦。
图5a-5c是本发明所述能量存储模块5内储能单元8的优选结构示意图；能量存储模块5由储能单元8组合而成，图5(a)是储能单元8四端子典型结构的一个优选实施例，储能单元8由2个电容C81、C82和2个电感L81、L82组成，是无变换器非隔离型储能的一个优选实现方式；储能单元8的第一端子81与能量存储模块5的第一端子51连接；储能单元8的第二端子82与能量存储模块5的第二端子52连接；储能单元8的第三端子83与能量存储模块5的第三端子53连接；储能单元8的第四端子84与能量存储模块5的第四端子54连接；储能单元8应包含其它形式的无变换器非隔离型电路拓扑。
图5(b)是储能单元8两端子典型结构的一个优选实施例，储能单元8由2个开关管S81和S82、1个电感L81、1个电容C81和一个储能载体E组成，是有变换器非隔离型储能的一个优选实现方式；储能单元8的第一端子81与能量存储模块5的第一端子51，能量存储模块5的第三端子53连接；储能单元8的第二端子82与能量存储模块5的第二端子52，能量存储模块5的第四端子54连接；变换器包含但不限于其它形式的非隔离型电路拓扑；储能载体E包含但不限于超级电容，蓄电池等。
图5(c)是储能单元8两端子典型结构的另一个优选实施例，储能单元8由1个隔离变压器O51、4个开关管S81、S82、S83和S84，1个储能电感L81、4个支撑电容C81、C82、C83和C84，和一个储能载体E组成，是有变换器隔离型储能的一个优选实现方式；储能单元8的第一端子81与能量存储模块5的第一端子51、能量存储模块5的第三端子53连接；储能单元8的第二端子82与能量存储模块5的第二端子52、能量存储模块5的第四端子54连接；变换器包含但不限于其它形式的隔离型电路拓扑；储能载体E包含但不限于超级电容，蓄电池等；
如图6所示开关管为第一双向电流可控模块3的第一开关管S31、第二开关管S32，第二双向电流可控模块4中第一开关管S41、第二开关管S42和能量存储模块5所含开关管的3种优选实现方式，为半导体功率开关IGBT、MOSFET或IGCT。
如图7a-7d所示为第一双向电流可控模块3中第一开关T31和第二双向电流可控模块4中第一开关T41的4种优选实现方式，以保证系统在模拟城市轨道交通双列车模拟系统时均能正常工作。
如图7(a)所示，双向可控开关由1个半导体功率开关IGBT、MOSFET或IGCT和4个二极管组合而成。
如图7(b)所示，双向可控开关由2个半导体功率开关IGBT、MOSFET或IGCT串联组合而成。
如图7(c)所示，双向可控开关为2个GTO并联组合而成。
如图7(d)所示，双向可控开关为2个逆阻型IGBT并联组合而成。
图8a-8c是本发明所述城市轨道交通双列车模拟系统拓展应用的示意图；图8a是本发明所述城市轨道交通单区间多列车模拟系统示意图，在城市轨道交通双列车模拟系统的基础上，在接触网6和走行轨7之间，接入q个第一双向电流可控模块3与e个第二双向电流可控模块4，得到城市轨道交通单区间多列车模拟系统，其中q≥1，e≥1，且q，e均为整数；
第一双向电流可控模块的数量为q+1，分别为第一双向电流可控模块3，第一双向电流可控模块3-1，……，第一双向电流可控模块3-q，第一双向电流可控模块3的连接方式为：第一双向电流可控模块3的第一端子31，第一双向电流可控模块3-1的第一端子3-11，……，第一双向电流可控模块3-q的第一端子3-q1分别与接触网6连接；第一双向电流可控模块3的第二端子32，第一双向电流可控模块3-1的第二端子3-12，……，第一双向电流可控模块3-q的第二端子3-q2分别与走行轨7连接；第一双向电流可控模块3的第三端子33，第一双向电流可控模块3-1的第三端子3-13，……，第一双向电流可控模块3-q的第三端子3-q3分别与能量存储模块5的第一端子51连接；第一双向电流可控模块3的第四端子34，第一双向电流可控模块3-1的第四端子3-14，……，第一双向电流可控模块3-q的第四端子3-q4分别与能量存储模块5的第二端子52连接；
第二双向电流可控模块的数量为e+1，分别为第二双向电流可控模块4，第二双向电流可控模块4-1，……，第二双向电流可控模块4-e，第二双向电流可控模块4的连接方式为：第二双向电流可控模块4的第一端子41，第二双向电流可控模块4-1的第一端子4-11，……，第二双向电流可控模块4-e的第一端子4-e1分别与接触网6连接；第二双向电流可控模块4的第二端子42，第二双向电流可控模块4-1的第二端子4-12，……，第二双向电流可控模块4-e的第二端子4-e2分别与走行轨7连接；第二双向电流可控模块4的第三端子43，第二双向电流可控模块4-1的第三端子4-13，……，第二双向电流可控模块4-e的第三端子4-e3分别与能量存储模块5的第三端子53连接；第二双向电流可控模块4的第四端子44，第二双向电流可控模块4-1的第四端子4-14，……，第二双向电流可控模块4-e的第四端子4-e4分别与能量存储模块5的第四端子54连接；
城市轨道交通单区间多列车模拟系统的工作方式与所述城市轨道交通双列车模拟系统工作方式一致。
图8b是本发明所述城市轨道交通单行线多区间多列车模拟系统示意图，在城市轨道交通单区间多列车模拟系统的基础上，在接触网6和走行轨7之间，分别串联多条接触网或第三轨和走行轨，并联多个电压源与多列车，得到城市轨道交通多区间多列车模拟系统，其中电压源数量u≥2，串联接触网或第三轨数量t+1≥1，走行轨数量t+1≥1，第一双向电流可控模块数量p+1≥1，第二双向电流可控模块数量f+1≥1，能量存储模块数量t+1≥1，且q≤t≤p，e≤t≤f，u，t，p，f均为整数；
电压源数量为u，分别为电压源1，电压源2，……，电压源u，电压源的连接方式为：电压源1的正极端子11，电压源2的正极端子21，……，电压源u的正极端子u1分别与接触网6，接触网6-1，……，接触网6-t连接；电压源1的负极端子12，电压源2的负极端子22，……，电压源u的负极端子u2分别与走行轨7，走行轨7-1，……，走行轨7-t连接；
第一双向电流可控模块数量为(p+1)，分别为第一双向电流可控模块3，第一双向电流可控模块3-1，……，第一双向电流可控模块3-p；新增的第一双向电流可控模块3的连接方式为：第一双向电流可控模块3-t的第一端子3-t1，……，第一双向电流可控模块3-p的第一端子3-p1分别与接触网6-t连接；第一双向电流可控模块3-t的第二端子3-t2，……，第一双向电流可控模块3-p的第二端子3-p2分别与走行轨7-t连接；第一双向电流可控模块3-t的第三端子3-t3，……，第一双向电流可控模块3-p的第三端子3-p3分别与能量存储模块5-t的第一端子5-t1连接；第一双向电流可控模块3-t的第四端子3-t4，……，第一双向电流可控模块3-p的第四端子3-p4分别与能量存储模块5-t的第二端子5-t2连接；
第二双向电流可控模块的数量为(f+1)，分别为第二双向电流可控模块4，第二双向电流可控模块4-1，……，第二双向电流可控模块4-f；新增的第二双向电流可控模块4的连接方式为：第二双向电流可控模块4-t的第一端子4-t1，……，第二双向电流可控模块4-f的第一端子4-f1分别与接触网6-t连接；第二双向电流可控模块4-t的第二端子4-t2，……，第二双向电流可控模块4-f的第二端子4-f2分别与走行轨7-t连接；第二双向电流可控模块4-t的第三端子4-t3，……，第二双向电流可控模块4-f的第三端子4-f3分别与能量存储模块5-t的第三端子5-t3连接；第二双向电流可控模块4-t的第四端子4-t4，……，第二双向电流可控模块4-f的第四端子4-f4分别与能量存储模块5-t的第四端子5-t4连接；
城市轨道交通单行线多区间多列车模拟系统的工作方式与所述城市轨道交通单区间多列车模拟系统、城市轨道交通双列车模拟系统工作方式一致。
图8c是本发明所述城市轨道交通上下行线多区间多列车模拟系统示意图，在城市轨道交通单行线多区间多列车模拟系统的基础上，在电压源正极端子与负极端子之间并联多条接触网或第三轨、走行轨与多列车，得到城市轨道交通上下行线多区间多列车模拟系统，其中电压源数量u≥2，串联接触网或第三轨数量y+1≥1，走行轨数量y+1≥1，第一双向电流可控模块数量z+1≥1，第二双向电流可控模块数量k+1≥1，能量存储模块数量y+1≥1，且q≤x≤p≤z，e≤h≤t≤k，y，z，w，k，x，h均为整数；
电压源数量为u，分别为电压源1，电压源2，……，电压源u，电压源的连接方式为：电压源1的正极端子11，电压源2的正极端子21，……，电压源u的正极端子u1分别与接触网6，接触网6-1，……，接触网6-y连接；电压源1的负极端子12，电压源2的负极端子22，……，电压源u的负极端子u2分别与走行轨7，走行轨7-1，……，走行轨7-y连接；
第一双向电流可控模块数量为(z+1)，分别为第一双向电流可控模块3，第一双向电流可控模块3-1，……，第一双向电流可控模块3-z；新增的第一双向电流可控模块3的连接方式为：第一双向电流可控模块3-w的第一端子3-w1，……，第一双向电流可控模块3-z的第一端子3-z1分别与接触网6-w，……，接触网6-z连接；第一双向电流可控模块3-w的第二端子3-w2，……，第一双向电流可控模块3-z的第二端子3-z2分别与走行轨7-w，……，走行轨7-z连接；第一双向电流可控模块3-w的第三端子3-w3，……，第一双向电流可控模块3-z的第三端子3-z3分别与能量存储模块5-w的第一端子5-w1，……，能量存储模块5-z的第一端子5-z1连接；第一双向电流可控模块3-w的第四端子3-w4，……，第一双向电流可控模块3-z的第四端子3-z4分别与能量存储模块5-w的第二端子5-w2，……，能量存储模块5-z的第二端子5-z2连接；
第二双向电流可控模块的数量为(k+1)，分别为第二双向电流可控模块4，第二双向电流可控模块4-1，……，第二双向电流可控模块4-k；新增的第二双向电流可控模块4的连接方式为：第二双向电流可控模块4-w的第一端子4-w1，……，第二双向电流可控模块4-k的第一端子4-k1分别与接触网6-w，……，接触网6-z连接；第二双向电流可控模块4-w的第二端子4-w2，……，第二双向电流可控模块4-k的第二端子4-k2分别与走行轨7-w，……，走行轨7-z连接；第二双向电流可控模块4-w的第三端子4-w3，……，第二双向电流可控模块4-k的第三端子4-k3分别与能量存储模块5-w的第三端子5-w3，……，能量存储模块5-z的第三端子5-z3连接；第二双向电流可控模块4-w的第四端子4-w4，……，第二双向电流可控模块4-k的第四端子4-k4分别与能量存储模块5-w的第四端子5-w4，……，能量存储模块5-z的第四端子5-z4连接；
城市轨道交通上下行线多区间多列车模拟系统的工作方式与所述城市轨道交通单行线多区间多列车模拟系统、城市轨道交通单区间多列车模拟系统、城市轨道交通双列车模拟系统工作方式一致。当电压源数量u为1，储能模块数量y为1，第一双向电流可控模块数量z与第二双向电流可控模块数量k之和为1，即单区间单列车模拟系统，为城市轨道交通上下行多区间多列车模拟系统的最简方案。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
本说明书中未做详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (9)
1.一种城市轨道交通双列车模拟系统，其特征在于：包括第一电压源(1)、第二电压源(2)、第一双向电流可控模块(3)、第二双向电流可控模块(4)、能量存储模块(5)、接触网(6)和走行轨(7)；
所述第一电压源(1)的正极端子(11)通过接触网(6)与第一双向电流可控模块(3)的第一端子(31)、第二双向电流可控模块(4)的第一端子(41)连接，第一电压源(1)的负极端子(12)通过走行轨(7)与第一双向电流可控模块(3)的第二端子(32)、第二双向电流可控模块(4)的第二端子(42)连接，所述第一电压源(1)用于模拟供电区间左侧牵引变电所；
所述第二电压源(2)的正极端子(21)通过接触网(6)与第一双向电流可控模块(3)的第一端子(31)、第二双向电流可控模块(4)的第一端子(41)连接，第二电压源(2)的负极端子(22)通过走行轨(7)与第一双向电流可控模块(3)的第二端子(32)、第二双向电流可控模块(4)的第二端子(42)连接，所述第二电压源(2)用于模拟供电区间右侧牵引变电所；
所述第一电压源(1)和第二电压源(2)均为直流电压源；
所述第一双向电流可控模块(3)的第三端子(33)与能量存储模块(5)的第一端子(51)连接，第一双向电流可控模块(3)的第四端子(34)与能量存储模块(5)的第二端子(52)连接，所述第一双向电流可控模块(3)用于模拟双列车中第一列车的取流过程；
所述第二双向电流可控模块(4)的第三端子(43)与能量存储模块(5)的第三端子(53)连接，第二双向电流可控模块(4)的第四端子(44)与能量存储模块(5)的第四端子(54)连接，所述第二双向电流可控模块(4)用于模拟双列车中第二列车的取流过程。
2.如权利要求1所述的城市轨道交通双列车模拟系统，其特征在于：所述第一双向电流可控模块(3)和第二双向电流可控模块(4)均包括第一开关管S1、第二开关管S2、电感L和第一开关T；
所述电感L的一端与第一开关管S1的阳极端、第二开关管S2的阴极端连接；电感L的另一端与第一双向电流可控模块(3)的第一端子(31)或第二双向电流可控模块(4)的第一端子(41)连接；第一开关管S1的阴极端与第一开关T的一端、第一双向电流可控模块(3)的第二端子(32)或第二双向电流可控模块(4)的第二端子(42)连接；第二开关管S2的阳极端与第一双向电流可控模块(3)的第三端子(33)或第二双向电流可控模块(4)的第三端子(43)连接；第一开关T的另一端与第一双向电流可控模块(3)的第四端子(34)或第二双向电流可控模块(4)的第四端子(44)连接。
3.如权利要求1所述的城市轨道交通双列车模拟系统，其特征在于：所述能量存储模块(5)为多端口模块，由j个储能单元(8)组合而成，其中j≥1，且为整数。
4.如权利要求3所述的城市轨道交通双列车模拟系统，其特征在于：所述储能单元(8)为四端子典型结构，储能单元(8)的第一端子(81)与能量存储模块(5)的第一端子(51)连接；储能单元(8)的第二端子(82)与能量存储模块(5)的第二端子(52)连接；储能单元(8)的第三端子(83)与能量存储模块(5)的第三端子(53)连接；储能单元(8)的第四端子(84)与能量存储模块(5)的第四端子(54)连接。
5.如权利要求3所述的城市轨道交通双列车模拟系统，其特征在于：所述储能单元(8)为两端子典型结构，储能单元(8)的第一端子(81)与能量存储模块(5)的第一端子(51)、能量存储模块(5)的第三端子(53)连接；储能单元(8)的第二端子(82)与能量存储模块(5)的第二端子(52)、能量存储模块(5)的第四端子(54)连接。
6.如权利要求4或5所述的城市轨道交通双列车模拟系统，其特征在于：所述储能单元(8)的储能方式为普通电容、超级电容、蓄电池、飞轮或压缩空气；储能路径为通过隔离变换器，通过非隔离变换器或不通过变换器；多个储能单元(8)之间的连接方式为串联或并联。
7.如权利要求2所述的城市轨道交通双列车模拟系统，其特征在于：所述第一双向电流可控模块(3)和第二双向电流可控模块(4)的第一开关管S1和第二开关管S2为半导体功率开关；所述第一开关T为双向可控开关。
8.如权利要求7所述的城市轨道交通双列车模拟系统，其特征在于：所述双向可控开关的结构包括2个串联的二极管与2个串联的二极管并联后，再与半导体功率开关并联而成，
或2个半导体功率开关串联而成，
或2个GTO并联而成，
或2个逆阻型IGBT并联而成，
或2个GTR并联而成；
所述半导体功率开关为IGBT、MOSFET、IGCT、GTO、GTR或晶闸管。
9.如权利要求1所述的城市轨道交通双列车模拟系统，其特征在于：用第三轨代替所述接触网(6)。
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