CN202935364U - 基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统，它包括厢下挂横梁（1）、直流电磁铁（2）、地面线圈（3）、线圈支架（4）、导线（5）、直流稳流器（6）、直流交流转换器（7）和负载（8）。其中直流电磁铁（2）含线圈和铁芯，地面线圈（3）含线圈和塑钢框架。本实用新型利用电磁制动，降低了城轨列车在制动过程中的再生电能的能量浪费，并且将这部分电能转化为机车的辅助制动力；降低了再生电阻的重量，有利于机车降低由于自身载重而减少运行耗电；降低了再生电能的散热，减少了环控设备的投入和运行负荷，提高了系统的稳定性；大量回收地铁制动能量，辅助地铁自动并能回收电能，可供地铁辅助装备利用，节约了能量，安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种城轨列车制动系统，尤其是一种基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统。
背景技术
由于运行条件限制，城市轨道交通启动相当频繁。以地铁为例，目前地铁制动普遍采用再生制动与闸瓦制动结合的方式。再生制动时，牵引电动机转变为发电机，产生电磁阻力矩，将列车的动能转化为电能。当电压大于750V时再生电流并入电网，低于入网电压时再生电能通过其它方式吸收；闸瓦制动通过闸瓦与轮毂机械摩擦的方式达到给机车降速的目的。整个制动过程中，约有20%~80%的再生电能以再生电阻散热的方式散失电能，形成巨大的能量浪费；同时闸瓦制动也会引起对闸瓦和机车轮毂的磨损，因此维修成本高。现阶段城规交通再生制动和闸瓦制动相结合的制动方式存在能量浪费严重，地下环控设备增加，机车重量加重，安全性差闸瓦制动磨损严重等缺点。
现阶段针对再生电能的储存问题提出的构想很多，例如超级电容储能、特种蓄电池、飞轮等，储能装置在国外虽然经过了试验和小范围应用，但未得到推广。在我国，由于电能存储技术要求高、国产化困难、价格高，短时难以推广。城轨列车这些缺点已经达不到节能减排的要求，因此对其改造已经迫在眉睫。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种即能回收再生制动中以电阻散热散失的电能，又能对高速前进的列车产生制动效果的基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统。
本实用新型是一种对再生电流有效利用的城轨列车制动系统，采用电磁制动的方式，引出再生制动中的以电阻散热方式散失的电流用于制造直流电磁铁，辅以地面线圈，产生制动效果，并达到能量回收的目的，具有节能减排的效果。制动时本系统平均提供120kN的制动力，制动距离150m，能有效地起到辅助制动的作用，线圈吸收电能功率为13.5kW，每次制动能够产生4.5kW h的电能，减少电阻散热18000kJ,约占总电阻散热的66.67%。
本实用新型可以通过以下技术方案来实现：.一种基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统，它包括车厢下挂横梁1、直流电磁铁2、地面线圈3、线圈支架4、导线5、直流稳流器6、直流交流转换器7和负载8，其中所述直流电磁铁2包括电磁铁线圈和铁芯，地面线圈3包括线圈和塑钢框架；车厢下挂横梁1布置于两节车厢下部；直流电磁铁2由线圈和铁芯构成，布置在车厢下挂横梁1上，地面线圈3均匀布置在线圈支架4上。
每节车厢布置40排所述车厢下挂横梁1，车厢下挂横梁1长均为1170mm，高1090mm，结构为高强度铝合金，与列车底部结合处采用焊接三角结构。
所述直流电磁铁2共11个，均匀布置，单个线圈为80匝，同一车厢下挂横梁1上的线圈采用串联，线圈中电流为5A。由再生电流导入。铁芯采用磁导率μ=8×103 H/m的工业纯铁，形状为长方体，大小为100mm×100mm×50mm。
所述地面线圈3的单个线圈支架上布置10个线圈，每个100匝，与直流电磁铁错开布置。地面线圈3缠绕于塑钢结构上，然后固定于线圈支架4上。塑钢尺寸为100mm ×100mm×30mm。
所述线圈支架4材料为铝合金，布置范围为列车进站制动完全静止前通过的20m到170m的轨道上，每200mm布置一排，共150m。所述直流稳流器6和直流交流转换器7置于轨道外，由导线相连，每20排线圈支架4设置一组直流稳流器6和直流交流转换器7。所述的地面线圈3均匀布置在线圈支架4上，单个线圈支架上布置10个线圈，每个100匝，与直流电磁铁错开布置，使得列车经过时直流电磁铁从线圈间空挡通过，不发生碰撞。地面线圈3缠绕于塑钢结构上，然后固定于线圈支架4上。塑钢尺寸为100mm ×100mm×30mm。
所述的线圈支架4材料为铝合金，布置范围为列车进站制动完全静止前通过的20m到170m的轨道上，每200mm布置一排，保证列车经过期间任意时间都有导线切割直流电磁铁2，共150m。
所述的直流稳流器6和直流交流转换器7置于轨道外，由导线相连，每20排线圈支架4设置一组直流稳流器6和直流交流转换器7。直流稳流器6用于将线圈支架4上的地面线圈3的输出直流电整合为稳定的电流，直流交流转换器7的作用是将直流稳流器6输出的直流电流转换为交流电流，以便负载8使用。
所述的负载8指站内的照明设施，广告牌内灯光，或是其他用电器。
本实用新型的优点是：
1.本实用新型的基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统利用电磁制动，降低了城轨列车在制动过程中的再生电能的能量浪费，并且将这部分电能转化为机车的辅助制动力。
2.本实用新型的基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统降低再生电阻的重量，有利于机车降低由于自身载重而减少运行耗电。
3.本实用新型的基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统降低了再生电能的散热，减少了环控设备的投入和运行负荷，提高了系统的稳定性。
4.本实用新型的基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统能够大量回收地铁制动能量，辅助地铁自动并能回收电能，可供地铁辅助装备利用，节约了能量，安全可靠。
附图说明
图1 是本实用新型的结构示意图。
图中，1.车厢下挂横梁，2.直流电磁铁，3.地面线圈，4.线圈支架，5.导线，6.直流稳流器即DC/DC稳流器，7.直流交流转换器即DC/AC转换器，8.负载。
具体实施方案
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
如图1，一种基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统，它包括车厢下挂横梁1、直流电磁铁2、地面线圈3、线圈支架4、导线5、直流稳流器6、直流交流转换器7和负载8，其中所述直流电磁铁2包括电磁铁线圈和铁芯，地面线圈3包括线圈和塑钢框架；车厢下挂横梁1布置于两节车厢下部；直流电磁铁2由线圈和铁芯构成，布置在车厢下挂横梁1上，地面线圈3均匀布置在线圈支架4上。
每节车厢布置40排所述车厢下挂横梁1，车厢下挂横梁1长均为1170mm，高1090mm，结构为高强度铝合金，与列车底部结合处采用焊接三角结构。
所述直流电磁铁2共11个，均匀布置，单个线圈为80匝，同一车厢下挂横梁1上的线圈采用串联，线圈中电流为5A。由再生电流导入。铁芯采用磁导率μ=8×103 H/m的工业纯铁，形状为长方体，大小为100mm×100mm×50mm。
所述地面线圈3的单个线圈支架上布置10个线圈，每个100匝，与直流电磁铁错开布置。地面线圈3缠绕于塑钢结构上，然后固定于线圈支架4上。塑钢尺寸为100mm ×100mm×30mm。
所述线圈支架4材料为铝合金，布置范围为列车进站制动完全静止前通过的20m到170m的轨道上，每200mm布置一排，共150m。所述直流稳流器6和直流交流转换器7置于轨道外，由导线相连，每20排线圈支架4设置一组直流稳流器6和直流交流转换器7。所述的地面线圈3均匀布置在线圈支架4上，单个线圈支架上布置10个线圈，每个100匝，与直流电磁铁错开布置，使得列车经过时直流电磁铁从线圈间空挡通过，不发生碰撞。地面线圈3缠绕于塑钢结构上，然后固定于线圈支架4上。塑钢尺寸为100mm ×100mm×30mm。
所述的线圈支架4材料为铝合金，布置范围为列车进站制动完全静止前通过的20m到170m的轨道上，每200mm布置一排，保证列车经过期间任意时间都有导线切割直流电磁铁2，共150m。
所述的直流稳流器6和直流交流转换器7置于轨道外，由导线相连，每20排线圈支架4设置一组直流稳流器6和直流交流转换器7。直流稳流器6用于将线圈支架4上的地面线圈3的输出直流电整合为稳定的电流，直流交流转换器7的作用是将直流稳流器6输出的直流电流转换为交流电流，以便负载8使用。
所述的负载8指站内的照明设施，广告牌内灯光，或是其他用电器。
使得列车经过时直流电磁铁从线圈间空挡通过，不发生碰撞。地面线圈3与线圈支架间的固定采用塑钢框架。
本实用新型的工作方式如下：
城轨列车在进站制动完全静止前通过的20m到170m的轨道上运行时，速度变化为12m/s到6m/s，期间城轨列车采用再生制动。本实用新型系统从再生电流中引出部分电流进入直流电磁铁2，产生磁场。经过地面线圈时，磁场随列车前进，地面线圈3切割磁场，产生电流，经导线5到直流稳流器6再到直流交流转换器7，最后用于负载8的运行。地面线圈3切割磁场产生电流的同时对直流电磁铁2产生反方向制动力，通过车厢下挂横梁1的传递对列车产生制动力。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。
Claims (6)
1.一种基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统，其特征是它包括车厢下挂横梁（1）、直流电磁铁（2）、地面线圈（3）、线圈支架（4）、导线（5）、直流稳流器（6）、直流交流转换器（7）和负载（8），其中所述直流电磁铁（2）包括电磁铁线圈和铁芯，地面线圈（3）包括线圈和塑钢框架；车厢下挂横梁（1）布置于两节车厢下部；直流电磁铁（2）由线圈和铁芯构成，布置在车厢下挂横梁（1）上，地面线圈（3）均匀布置在线圈支架（4）上。
2.根据权利要求1所述的基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统，其特征是每节车厢布置40排所述车厢下挂横梁（1），车厢下挂横梁（1）长均为1170mm，高1090mm，结构为高强度铝合金，与列车底部结合处采用焊接三角结构。
3.根据权利要求1所述的基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统，其特征是所述直流电磁铁（2）共11个，均匀布置，单个线圈为80匝，同一车厢下挂横梁（1）上的线圈采用串联，线圈中电流为5A。
4.根据权利要求1所述的基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统，其特征是所述地面线圈（3）的单个线圈支架上布置10个线圈，每个100匝，与直流电磁铁错开布置。
5.根据权利要求1所述的基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统，其特征是线圈支架（4）材料为铝合金，布置范围为列车进站制动完全静止前通过的20m到170m的轨道上。
6.根据权利要求1所述的基于再生电流利用的城轨列车进站制动系统，其特征是所述直流稳流器（6）和直流交流转换器（7）置于轨道外，由导线相连，每20排线圈支架（4）设置一组直流稳流器（6）和直流交流转换器（7）。
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