DE102013013640A1 - Flywheel accumulator for rail vehicles - Google Patents
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Abstract
Ein Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug beinhaltet einen Bremswiderstand (2) zur Umwandlung von in dem Schienenfahrzeug (1) vorhandener und/oder erzeugter Energie in Wärme, und einen Schwungradspeicher (3) zur Speicherung von Energie in dem Schienenfahrzeug (1), wobei der Bremswiderstand (2) und der Schwungradspeicher (3) während des Betriebs des Schienenfahrzeugs (1) funktionell zusammenwirkend derart kombiniert sind, dass der Bremswiderstand (2) im Betrieb des Schienenfahrzeugs (1) auftretende, kurzzeitige Leistungsspitzen glättet, und/oder auf bestimmten Fahrabschnitten einer von dem Schienenfahrzeug (1) befahrenen Strecke eine anfänglich hohe Bremsleistung dann zumindest teilweise in Wärme umwandelt, wenn eine maximale Leistung eines Motors des Schwungradspeichers (3) überschritten ist, und/oder der Bremswiderstand (2) für ein generatorisches Bremsen des Motors des Schwungradspeichers (3) angeordnet ist.A flywheel storage system for a rail vehicle includes a braking resistor (2) for converting energy present and / or generated in the rail vehicle (1) into heat, and a flywheel storage device (3) for storing energy in the rail vehicle (1), the braking resistor (3). 2) and the flywheel storage (3) during operation of the rail vehicle (1) are functionally cooperating combined so that the braking resistor (2) during operation of the rail vehicle (1) occurring, short-term power peaks smoothes, and / or on certain driving sections of the Rail vehicle (1) traveled route then at least partially converts a high braking power into heat when a maximum power of an engine of the flywheel accumulator (3) is exceeded, and / or the braking resistor (2) for a regenerative braking of the engine of the flywheel accumulator (3) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft einen Schwungradspeicher für Schienenfahrzeuge, und bezieht sich insbesondere auf ein Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug, bei dem ein Bremswiderstand und ein Schwungradspeicher zusammenwirkend kombiniert sind.The invention relates to a flywheel storage for rail vehicles, and more particularly relates to a flywheel storage system for a rail vehicle, in which a braking resistor and a flywheel storage are combined cooperatively.
Stand der TechnikState of the art
Derzeit für Betriebsbremsungen bei elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugen eingesetzte Bremssysteme sind im Wesentlichen eine mechanische Reibbremse und eine elektrodynamische Bremse.Brake systems currently used for service braking on electrically powered rail vehicles are essentially a mechanical friction brake and an electrodynamic brake.
Die mechanische Reibbremse ist in der Regel als pneumatisch oder hydraulisch betätigte Bremse mit Bremsscheiben oder als Klotzbremse direkt auf den Rädern des Schienenfahrzeugs ausgeführt. Bei einem Bremsvorgang wird durch die Reibung zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe bzw. Rad die Bremsleistung direkt in Wärme umgewandelt.The mechanical friction brake is usually designed as a pneumatically or hydraulically operated brake with brake discs or as a pad brake directly on the wheels of the rail vehicle. In a braking operation, the braking power is converted directly into heat by the friction between brake pad and brake disc or wheel.
Bei der elektrodynamischen Bremse werden Traktionsmotoren als Generatoren zum Bremsen genutzt und speisen die dabei entstehende Energie wieder in einen Zwischenkreis des Schienenfahrzeugs zurück. Vorzugsweise wird diese Energie als sogenannte regenerative Bremsenergie wieder in einen Fahrdraht bzw. eine Oberleitung und/oder eine Stromschiene zurückgespeist.In the electrodynamic brake traction motors are used as generators for braking and feed back the resulting energy back into a DC bus of the rail vehicle. Preferably, this energy is fed back as so-called regenerative braking energy back into a contact wire or a catenary and / or a busbar.
Eine derartige Rückspeisung ist allerdings nur möglich, wenn in der Nähe andere Züge beschleunigen oder in einem Unterwerk angeordnete Umrichter in der Lage sind, die Energie in das öffentliche Stromnetz zurück zu speisen.However, such feedback is only possible if nearby trains accelerate or arranged in a substation inverters are able to feed the energy back into the public grid.
Nachteilig bei der Rückspeisung in den Fahrdraht ist der durch den Widerstand des Fahrdrahtes bedingte Leitungsverlust, der den Gesamtwirkungsgrad der regenerativen Energienutzung verringert.A disadvantage of the feedback in the contact wire is caused by the resistance of the contact wire line loss, which reduces the overall efficiency of the regenerative energy use.
Kann aus wenigstens einem der oben genannten Gründe der Strom nicht regenerativ genutzt werden, muss dieser Strom in einem Bremswiderstand (Brems-Rheostat) des Schienenfahrzeugs oder Zugs in Wärme umgewandelt werden (rheostatische Bremse). Bremswiderstände werden des Weiteren auch zur Begrenzung von Überspannungen in einem Traktionszwischenkreis verwendet.If, for at least one of the above reasons, the electricity can not be regeneratively used, this current must be converted into heat in a braking resistor (brake rheostat) of the rail vehicle or train (rheostatic brake). Braking resistors are also used to limit overvoltages in a traction link.
Um die rekuperierte Energie beispielsweise bei einem nächsten Beschleunigungsvorgang, für Nebenverbraucher oder auf Fahrstrecken ohne Fahrdraht wiederverwenden zu können, kann der Strom in Energiespeichern zwischengespeichert werden.In order to reuse the recuperated energy, for example, in a next acceleration process, for secondary consumers or on routes without contact wire, the stream can be cached in energy storage.
In Konzeptzügen konnte von Zugherstellern schon gezeigt werden, dass die Bremsenergie lokal zwischenspeicherbar ist und beispielsweise zum Beschleunigen des Zugs wieder nutzbar gemacht werden kann. Als Speichertechnologien kamen dabei hauptsächlich Superkondensatoren, Schwungräder und Batterien zum Einsatz.Train train manufacturers have already been able to show that the braking energy can be temporarily stored locally and, for example, used to accelerate the train. The storage technologies used were mainly supercapacitors, flywheels and batteries.
Die Schwungradspeicherung ist eine Methode der mechanischen Energiespeicherung, bei der ein Schwungrad, das auch als Rotor bezeichnet wird, auf eine sehr hohe Drehzahl beschleunigt und somit die Energie als Rotationsenergie gespeichert wird. Die Energie wird zurückgewonnen, indem der Rotor abgebremst wird.Flywheel storage is a method of mechanical energy storage in which a flywheel, also referred to as a rotor, accelerates to a very high speed and thus stores the energy as rotational energy. The energy is recovered by slowing down the rotor.
Um den Speicher aufzuladen wird das Schwungrad in Bewegung gesetzt, etwa mittels eines Elektromotors. Eine hohe Drehzahl entspricht dabei einer hohen Rotationsenergie. Mittels eines angeschlossenen Generators kann diese Energie bei Bedarf wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. Das Schwungrad gibt dabei seine kinetische Energie an den Motor ab. Die durch die Motordrehung induzierte Spannung stellt die Rückgewinnung der Energie dar.To charge the memory, the flywheel is set in motion, for example by means of an electric motor. A high speed corresponds to a high rotational energy. By means of a connected generator, this energy can be converted back into electrical energy when needed. The flywheel releases its kinetic energy to the engine. The voltage induced by the motor rotation represents the recovery of the energy.
Würde allerdings ein in einem Fahrzeug angeordneter und damit mitgeführter Schwungradspeicher für jeden Streckenabschnitt eines Zuges ausgelegt, müssten sowohl dessen Schwungrad selbst als auch sein Motor sehr groß und demzufolge schwer dargestellt werden. Insbesondere auf längeren Gefällen wären außerdem ein oder mehrere Schwungradspeicher mit sehr hoher Kapazität bzw. Gesamtkapazität erforderlich.However, if arranged in a vehicle and thus entrained flywheel storage designed for each stretch of a train, both the flywheel itself and its engine would have to be very large and therefore difficult to display. In particular, on longer slopes would also require one or more flywheel storage with very high capacity or total capacity.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass ein Schwungradspeicher in einem Bereich niedriger Drehzahlen nur mit geringer Leistung geladen werden kann, der Zug allerdings zu dieser Zeit die höchste elektrodynamische Bremsleistung liefert, und umgekehrt. Soll die gesamte Bremsenergie im Schwungrad gespeichert werden, muss daher der Motor sehr groß dimensioniert werden.Another problem is that a flywheel accumulator can only be charged with low power in a low-speed range, but the train provides the highest electro-dynamic braking power at that time, and vice versa. If the entire braking energy to be stored in the flywheel, therefore, the engine must be very large dimensions.
Darüber hinaus muss dann, wenn ein Überwachungssystem des Schwungradspeichers eine Fehlfunktion feststellt, das Schwungrad bis zu seinem Stillstand abgebremst werden. Hierzu kann beispielsweise eine mechanische Bremse und/oder der Motor des Schwungrads genutzt werden. Wird der Motor des Schwungrads für den Bremsvorgang genutzt, muss die Energie in irgendeiner Form abgeführt werden. Allgemein bekannt ist es hierbei, beispielsweise Bremsenergie über einen Bremswiderstand in Wärme umzuwandeln, wenn Schwungradspeicher und/oder Batterie(n) voll geladen sind.In addition, if a monitoring system of the flywheel accumulator detects a malfunction, the flywheel must be braked to its standstill. For this purpose, for example, a mechanical brake and / or the engine of the flywheel can be used. If the engine of the flywheel is used for braking, the energy must be dissipated in some form. It is generally known, for example, to convert braking energy into heat via a braking resistor when flywheel storage and / or battery (s) are fully charged.
Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund als eine Aufgabe zugrunde, bei Schienenfahrzeugen einen Schwungradspeicher so mit einem Bremswiderstand zu kombinieren, dass ein Schwungrad und ein Motor des Schwungradspeichers kostengünstig kleiner und leichter ausgeführt werden können. The invention is based on this background as an object to combine in rail vehicles a flywheel storage so with a braking resistor that a flywheel and a motor of the flywheel storage can be made smaller and cheaper cost.
Außerdem soll die erfindungsgemäße Kombination so ausgestaltet sein, dass nur ein Bremswiderstand benötigt wird.In addition, the combination according to the invention should be designed so that only one braking resistor is needed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schwungradspeichersystem mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der beigefügten Unteransprüche.This object is achieved by a flywheel storage system with the features specified in claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the appended subclaims.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung sieht nach einem Grundgedanken vor, einen Schwungradspeicher so mit einem Bremswiderstand zu kombinieren, dass ein und derselbe Bremswiderstand sowohl für Leistungsspitzen und Überkapazitäten als auch zum Bremsen des Schwungrades über den Schwungradmotor (z. B. im Falle einer Notabschaltung) nutzbar ist. Die Kapazität des Speichers ist dabei nicht auf eine maximale Energiemenge auf einem besonderen Streckenabschnitt (z. B. einer Gefällestrecke) ausgelegt, sondern beispielsweise nur auf eine Energiemenge zwischen einer durchschnittlichen und einer maximalen Einspeiseleistung. Übrige Leistung kann in diesem Fall idealerweise von Nebenverbrauchern verbraucht werden, zur Ladung einer Batterie dienen, oder alternativ noch über den Bremswiderstand in Wärme umgewandelt werden. Insoweit ist der Motor des Schwungradspeichers nur bis zu einer bestimmten maximalen Leistung ausgelegt. Kurzzeitige Leistungsspitzen werden weiterhin über einen (kleiner dimensionierten) Bremswiderstand geleitet. Darüber hinaus ist eine Anpassung eines nutzbaren Drehzahlbereichs in Abhängigkeit von Einsatzparametern vorgesehen, die eine Anpassung entsprechend einem Schienenfahrzeugtyp, einem Einsatzprofil desselben oder einem aktuellem Streckenabschnitt erlauben.The invention provides for a basic idea to combine a flywheel storage with a braking resistor so that one and the same braking resistor for both power peaks and overcapacities and for braking the flywheel on the flywheel motor (eg., In case of emergency shutdown) is available. The capacity of the store is not designed for a maximum amount of energy on a particular stretch of road (eg a downgrade) but, for example, only for an amount of energy between an average and a maximum feed-in power. Other power in this case can ideally be consumed by auxiliary consumers, serve to charge a battery, or alternatively be converted into heat via the braking resistor. In that regard, the engine of the flywheel storage is designed only up to a certain maximum power. Short-term power peaks continue to be conducted via a (smaller) braking resistor. In addition, an adaptation of a usable speed range is provided as a function of application parameters, which allow an adaptation according to a type of rail vehicle, a deployment profile of the same or a current section.
Genauer wird die Aufgabe gelöst durch einen Schwungradspeicher bzw. ein Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug, gekennzeichnet durch einen Bremswiderstand zur Umwandlung von in dem Schienenfahrzeug vorhandener und/oder erzeugter Energie in Wärme, und einen Schwungradspeicher zur Speicherung von Energie in dem Schienenfahrzeug, wobei der Bremswiderstand und der Schwungradspeicher während des Betriebs des Schienenfahrzeugs funktionell zusammenwirkend derart kombiniert sind, dass der Bremswiderstand im Betrieb des Schienenfahrzeugs auftretende, kurzzeitige Leistungsspitzen glättet, und/oder auf bestimmten Fahrabschnitten einer von dem Schienenfahrzeug befahrenen Strecke eine anfänglich hohe Bremsleistung dann zumindest teilweise in Wärme umwandelt, wenn eine maximale Leistung eines Motors des Schwungradspeichers überschritten ist, und/oder der Bremswiderstand für ein generatorisches Bremsen des Motors des Schwungradspeichers angeordnet ist.More specifically, the object is achieved by a flywheel storage system for a rail vehicle, characterized by a braking resistor for converting existing and / or generated energy in the rail vehicle into heat, and a flywheel storage for storing energy in the rail vehicle, wherein the braking resistor and the flywheel accumulator is functionally cooperatively combined during operation of the rail vehicle such that the braking resistor smooths short-term power peaks occurring during operation of the rail vehicle, and / or then at least partially converts an initially high braking power to heat on certain sections of a track traveled by the rail vehicle a maximum power of an engine of the flywheel storage is exceeded, and / or the braking resistor for a regenerative braking of the engine of the flywheel storage is arranged.
Die Erfindung bietet dadurch Vorteile dahingehend, dass sowohl Schwungrad als auch Motor kleiner und leichter ausgeführt werden können und dadurch unter anderem Kostenvorteile erzielbar sind. Außerdem wird nur ein Bremswiderstand benötigt, mit dem sowohl Leistungsspitzen der elektrodynamischen Bremse abgeführt werden können als auch das Schwungrad gebremst werden kann.The invention thus offers advantages in that both the flywheel and the engine can be made smaller and lighter and, among other things, cost advantages can be achieved. In addition, only a braking resistor is needed with which both power peaks of the electrodynamic brake can be dissipated and the flywheel can be braked.
Bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug vorgesehen, dass ein im Betrieb des Schienenfahrzeugs genutzter Drehzahlbereich des Schwungradspeichers abhängig von im Betrieb des Schienenfahrzeugs auftretenden Anforderungen variabel festlegbar ist.Preferably, it is provided in the flywheel storage system for a rail vehicle that a speed range of the flywheel storage used in the operation of the rail vehicle is variably determined depending on the requirements occurring during operation of the rail vehicle.
Hierdurch kann vorteilhaft eine Anpassung des Drehzahlbereichs des Schwungradspeichers an gegebene Eigenschaften von Strecken und/oder Streckenabschnitten durchgeführt werden, und eine Verteilung von über den Bremswiderstand abgeführter Energie und von in dem Schwungradspeicher gespeicherter Energie jeweiligen Anforderungen entsprechend angepasst bzw. optimiert werden.This advantageously makes it possible to adapt the rotational speed range of the flywheel accumulator to given properties of sections and / or sections, and to adapt or optimize a distribution of energy dissipated via the braking resistor and of energy stored in the flywheel accumulator.
Weiter bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug vorgesehen, dass der im Betrieb genutzte Drehzahlbereich in Abhängigkeit von Streckendaten einer von dem Schienenfahrzeug befahrenen Strecke, der maximalen Geschwindigkeit auf der Strecke und/oder einer Sollbeschleunigung variiert wird.Further preferably, in the flywheel storage system for a rail vehicle, the speed range used in operation is varied as a function of route data of a track traveled by the rail vehicle, the maximum speed on the track and / or a set acceleration.
Die Veränderung von Parametern in Abhängigkeit derartiger Parameter ist im Hinblick auf die Anpassung des Systems besonders vorteilhaft.Changing parameters as a function of such parameters is particularly advantageous in terms of adapting the system.
Weiter bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug vorgesehen, dass der im Betrieb genutzte Drehzahlbereich in Abhängigkeit von einem Streckenabschnitt, zumindest einer Geschwindigkeit auf dem Streckenabschnitt, zumindest einer Beschleunigung auf dem Streckenabschnitt, zumindest einer Steigung und/oder einem Gefälle auf dem Streckenabschnitt, und/oder einer Länge des Streckenabschnitts und/oder zumindest einer geplanten Fahrzeit variiert wird.It is further preferred in the case of the flywheel storage system for a rail vehicle that the speed range used in operation depend on a route section, at least one speed on the route section, at least one acceleration on the route section, at least one gradient and / or a gradient on the route section, and / or a length of the route section and / or at least a planned travel time is varied.
Die Veränderung von Parametern in Abhängigkeit derartiger Parameter ist im Hinblick auf die Anpassung des Systems ebenfalls besonders vorteilhaft.The variation of parameters depending on such parameters is also particularly advantageous in terms of adapting the system.
Auch bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem vorgesehen, dass der im Betrieb genutzte Drehzahlbereich einen Drehzahlbereich des Motors des Schwungradspeichers derart festlegt, dass außerhalb des Drehzahlbereichs der Bremswiderstand Überschussenergie, die einen Teil von in dem Schienenfahrzeug zu speichernder Energie bildet und nicht von dem Schwungradspeicher aufgenommen werden kann, in Wärme umwandelt, und innerhalb des Drehzahlbereichs der Schwungradspeicher die gesamte in dem Schienenfahrzeug zu speichernde und nicht anderweitig verbrauchte Energie aufnimmt. It is also preferably provided in the flywheel storage system that the speed range used in operation determines a speed range of the engine of the flywheel storage such that outside the speed range of the braking resistor excess energy that forms part of energy to be stored in the rail vehicle and can not be absorbed by the flywheel storage , converts to heat, and within the speed range of the flywheel accumulator receives the entire energy to be stored in the rail vehicle and not otherwise consumed.
Die Festlegung des im Betrieb genutzten Drehzahlbereichs auf solche Weise erlaubt es vorteilhaft, die Energie, die in den Schwungradspeicher geleitet werden kann, in diesen zu leiten, gleichzeitig Nebenaggregate und anderweitige Verbraucher aus der erzeugten Energiemenge zu versorgen, und nur die dann noch verbleibende Restenergiemenge über den Bremswiderstand in Wärme umzusetzen. Hierdurch wird erreicht, dass die geringstmögliche Energiemenge in Wärme umgewandelt werden muss.The determination of the speed range used in the operation in such a way, it is advantageous to direct the energy that can be passed into the flywheel storage in this, at the same time to supply ancillaries and other consumers from the amount of energy generated, and only then the remaining amount of residual energy over to convert the braking resistor into heat. This ensures that the lowest possible amount of energy has to be converted into heat.
Ebenfalls bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug vorgesehen, dass eine Kapazität des Schwungradspeichers auf eine Energiemenge zwischen einer durchschnittlichen Einspeiseleistung und einer maximalen Einspeiseleistung ausgelegt ist und erzeugte Mehrenergie anderen Verbrauchern in dem Schienenfahrzeug zur Verfügung gestellt wird und/oder über den Bremswiderstand in Wärme umgewandelt wird.Also preferably, in the flywheel storage system for a rail vehicle is provided that a capacity of the flywheel storage is designed for an amount of energy between an average feed and a maximum feed power and generated power is provided to other consumers in the rail vehicle and / or converted via the braking resistor into heat becomes.
Außerdem bevorzugt ist bei dem Schwungradspeichersystem für Schienenfahrzeuge vorgesehen, dass der Motor des Schwungradspeichers für eine vorbestimmte maximale Leistung ausgelegt ist, die kleiner ist als eine möglich zu verarbeitende Gesamtleistung, und auftretende Leistungsspitzen über der vorbestimmten maximalen Leistung über den Bremswiderstand abgeleitet werden.It is also preferred in the flywheel storage system for rail vehicles that the engine of the flywheel store be designed for a predetermined maximum power that is less than a total power to be processed, and any power peaks occurring above the predetermined maximum power are dissipated via the braking resistor.
Dies erlaubt es vorteilhaft, den Bremswiderstand und den Schwungradspeicher unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen von beispielsweise Strecke, Streckenabschnitt und Schienenfahrzeug optimiert klein und leicht zu dimensionieren.This advantageously makes it possible to dimension the braking resistor and the flywheel storage device in an optimized, small and easy manner, taking into account the respective requirements of, for example, the route, the section of track and the rail vehicle.
Eine bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Schwungradspeichersystems sind auch Beharrungsfahrten im Gefälle.A preferred application of the flywheel storage system according to the invention are also steady driving downhill.
Vorzugsweise weist bei alledem das Schienenfahrzeug ein elektrodynamisches Bremssystem auf, und ist das Schienenfahrzeug ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug.Preferably, in all of this, the rail vehicle has an electrodynamic braking system, and the rail vehicle is an electrically powered rail vehicle.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The invention will be described below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der ErfindungDescription of a preferred embodiment of the invention
Nach
Bei einem elektrisch angetriebenen Schwungrad des Schwungradspeichers
Unterschiedliche elektrisch angetriebene Schienenfahrzeuge, beispielsweise Lokomotiven, Züge und Triebwagen, haben jeweils beispielsweise verschiedene Gewichte, Antriebsleistungen und Geschwindigkeiten, woraus sich verschiedene Anforderungen ergeben. Weiterhin kann auch ein und dasselbe Schienenfahrzeug auf unterschiedlichen Strecken oder Streckenabschnitten unterschiedliche Anforderungen an Leistung und Kapazität eines Energiespeichers stellen.Different electrically powered rail vehicles, such as locomotives, trains and railcars, each have, for example, different weights, drive power and speeds, resulting in different requirements. Furthermore, one and the same rail vehicle can make different demands on the power and capacity of an energy store on different routes or sections.
Beispielsweise kann ein und dasselbe Schienenfahrzeug auf einer ersten Strecke bzw. einem ersten Streckenabschnitt eine Maximalgeschwindigkeit von 50 km/h haben, und auf einer zweiten Strecke bzw. einem zweiten Streckenabschnitt eine Maximalgeschwindigkeit von 70 km/h haben. Auf dem zweiten Streckenabschnitt erhöht sich demzufolge die gesamte Bremsenergie, und verlängert sich die Dauer eines Brems- und/oder Beschleunigungsvorgangs bei konstanter (negativer) Beschleunigung. Bei längeren Gefällefahrten könnte auch beispielsweise über einen längeren Zeitraum eine größere Energiemenge bei geringerer Bremsleistung abgegeben werden. In solchen Fällen, d. h. bei sich ändernden Energiemengen, ist vorgesehen, die Breite des tatsächlich genutzten Drehzahlbereichs ebenfalls zu variieren. In den vorgenannten Fällen ist insbesondere vorgesehen, den genutzten Drehzahlbereich zu erweitern und somit mehr Energie in den Schwungradspeicher zu übertragen. In umgekehrt gelagerten Fällen, beispielsweise solchen mit kürzeren Beschleunigungs- und/oder Bremszyklen mit hoher Traktions- bzw. Bremsleistung, ist sodann vorgesehen, den genutzten Drehzahlbereich oder Nutzdrehzahlbereich desselben Speichers auf den oberen Drehzahlbereich zu beschränken.For example, one and the same rail vehicle may have a maximum speed of 50 km / h on a first track or a first track section and a maximum speed of 70 km / h on a second track or a second track section. As a result, the total braking energy increases on the second stretch and the duration of a braking and / or acceleration process increases at a constant (negative) acceleration. For longer descents, for example, over a longer period of time a larger amount of energy could be delivered with less braking power. In such cases, d. H. With changing amounts of energy, it is intended to vary the width of the actually used speed range also. In the aforementioned cases, it is provided in particular to expand the speed range used and thus to transfer more energy into the flywheel storage. In reverse cases, such as those with shorter acceleration and / or braking cycles with high traction or braking power, it is then provided to limit the used speed range or useful speed range of the same memory to the upper speed range.
Ein im Betrieb genutzter Drehzahlbereich ist in
Ein schraffierter Bereich in
In anderen Worten liefert in dem schraffierten Bereich die elektrodynamische Bremse eine anfänglich hohe Bremsleistung, die die maximale Leistung des Motors des Schwungradspeichers überschreitet.In other words, in the hatched area, the electrodynamic brake provides an initially high braking power that exceeds the maximum power of the engine of the flywheel storage.
Diese anfängliche hohe Bremsleistung bzw. Überschussleistung wird gemäß dem Ausführungsbeispiel, zumindest auf bestimmten Fahrabschnitten, durch den Bremswiderstand
Mit während des Bremsvorgangs fortschreitender Zeit wird die von der elektrodynamischen Bremse erzeugte Leistung gleich der möglichen maximalen Leistungsaufnahme des Schwungradspeichers
Da die Energie außerhalb des schraffierten Bereichs in
Der tatsächliche Bereich, in dem der Abbau von Überschussenergie von dem Bremswiderstand
In Abhängigkeit von jeweiliger Anforderungen im Betrieb ist es beispielsweise möglich, den im Betrieb genutzten Drehzahlbereich in Abhängigkeit von Streckendaten, einer maximalen Geschwindigkeit auf einer Strecke, und/oder einer benötigten Beschleunigung und/oder Verlangsamung auf der Strecke, und/oder in Abhängigkeit eines jeweils nachfolgenden Streckenabschnitts, einer oder mehrerer Geschwindigkeiten auf dem Streckenabschnitt, Beschleunigungen und/oder Verlangsamungen auf dem Streckenabschnitt, Steigungen und/oder Gefällen auf dem Streckenabschnitt, und/oder einer Länge eines Streckenabschnitts und geplanten Fahrzeiten zu variieren.Depending on the respective requirements during operation, it is possible, for example, to use the speed range used in operation as a function of route data, a maximum speed on a route, and / or a required acceleration and / or deceleration on the route, and / or depending on one subsequent line segment, one or more speeds on the link, accelerations and / or decelerations on the link, slopes and / or gradients on the link, and / or a length of a link and scheduled travel times to vary.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Einzelnen beschrieben. Sie unterliegt insoweit keinen Beschränkungen hinsichtlich der körperlichen Ausformung bzw. Auslegung und der tatsächlichen Art des elektrisch angetriebenen Schienenfahrzeugs
Vorstehend wurde somit ein Schwungradspeichersystem für ein Schienenfahrzeug beschrieben, gekennzeichnet durch einen Bremswiderstand
Claims (9)
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