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城軌高交會,高新技術齊相會!

中國城市軌道交通協會主導創辦的首屆中國城市軌道交通高新技術成果交易會(簡稱:城軌高交會)即將拉開帷幕,一件件富有高新技術氣息的展品陸續揭開面紗,引人矚目。今天繼續為大家揭秘兩個展品類型:代表城市軌道車輛制動系統的未來發展方向的城軌車輛全電制動系統和契合「碳達峰、碳中和」政策,代表城軌直流牽引供電發展方向的雙向變流系統。



中車青島四方車輛研究所有限公司

中車制動系統有限公司


亮相展會的軌道車輛電子機械制動系統由中車青島四方車輛研究所有限公司和中車制動系統有限公司共同展出。電子機械制動技術是一種通過電機驅動機械傳動機構輸出直線運動,實現制動摩擦副的夾緊動作,輸出可控制動力的新型摩擦制動技術,該技術完全擺脫制動系統對傳動介質和管路的依賴,具備快速響應、高冗餘度、即插即用、智能狀態監測等優勢,結合基於安全控制平台的牽引制動一體化控制技術,實現列車運行全過程的統一控制,符合城市軌道交通智慧化、綠色化的轉型需求。研製的電子機械制動系統申請相關專利30項,已完成在有軌電車、地鐵車型上的裝車驗證。

SIL4牽引制動一體化控制器

盤型電子機械制動執行單元

踏面型電子機械制動執行單元

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克諾爾軌道系統中國區

克諾爾集團(Knorr-Bremse)生產的無油活塞空壓機在全球軌道交通市場的應用已有15年以上的經驗,在2000年前已經交付超過3萬台;國內濟南以及青島地鐵市場上也有多個項目在使用,目前國內首批使用VV120-T無油空壓機的項目是2015年開通運營的青島地鐵3號線。

VV120-T無油空壓機的優勢

振動量低:氣缸為水平布置,工作時對車體產生的垂直方向振動幾乎為零;

維護簡單:在VV120有油空壓機維護簡單的基礎上無需每年換油及可能的油乳化困擾;

大修時間:與VV120有油空壓機相同,最長可達到8年;

節能環保:無需每年換油,對空氣系統用風設備沒有油污染,相應提高工作空氣設備可靠性。

智能風源裝置主要由VV120-T無油空氣壓縮機組、智能雙塔空氣乾燥器、變頻器及控制器等組成。在無油空壓機基礎上的智能風源,採用變頻控制及智能空氣乾燥器,可以進一步實現節能和環保。

利用列車DC110V蓄電池電源啟動空壓機,可以連續工作5分鐘,完成受電弓升弓,列車可以不用額外配置輔助空壓機用於升弓。

列車在AC380供電時,智能風源可根據列車總風壓力大小靈活改變空壓機工作轉速的自動模式,也可接受車輛硬線控制信號分別實現30Hz下的靜音模式,50Hz下的正常模式及60Hz下的快充模式。

如果車輛輔助逆變器僅提供DC680V供電,空壓機也能工作,這樣可減輕車輛輔助逆變器重量。

當總風壓力較低時,也就是意味着有較大用風需求,此時空壓機在60Hz快充模式下工作,可以提供更大的空壓機排量;當總風壓力進入相對較高區間時,空壓機在50Hz的正常模式下工作;當總風壓力進一步增加時,或者列車處於站台區且系統壓力也不低時,通過車輛額外控制信號可實現30Hz的靜音模式。

智能控制的雙塔空氣乾燥器,當空壓機排量降低時會相應降低再生耗氣量,降低能耗。

智能控制器可實現風源模塊狀態監控及進行故障報警。

採用變頻啟動後,空壓機啟動電流非常低,基本接近正常工作電流,減少對車輛輔助逆變器容量的要求。

通過變頻控制,可選用小排量空壓機,質量及耗電量可進一步降低。

iASU VV120




北京縱橫機電科技有限公司

北京縱橫機電科技有限公司自主研發的無油風源裝置由無油空壓機組、空氣淨化處理裝置、電氣控制系統和承載框架等組成。

無油風源裝置的研製攻克了適用於軌道交通裝備的長壽命無油潤滑動密封副關鍵技術,實現了風源裝置工作過程完全無潤滑油參與,潔淨環保,環境適應性強,無潤滑油乳化及排氣含油超標等常見故障,可有效提升制動系統的可靠性。無油空壓機採用兩級壓縮水平對置的結構型式,動平衡性能優異,振動噪聲低。同時無油風源裝置採用模塊化設計,具有結構緊湊重量輕,修維護方便,全壽命周期成本低等特點。


寧波市軌道交通集團有限公司

寧波市軌道交通集團有限公司展出的城市軌道交通牽引供電雙向變流器——RTPCS型城市軌道交通牽引供電雙向變流器是自主研發的新一代城軌牽引供電變流裝置,該裝置具備穩定網壓、制動能量回饋以及無功補償等多種功能,具有高效率、高功率密度、高可靠性、節能等多種優勢,是新一代的牽引供電系統,契合國家當下「碳達峰、碳中和」政策。目前已經在寧波軌道交通5號線一期工程於2021年12月實現了全線運營,是業內首條也是唯一一條實現全線路穩壓牽引供電運營的線路。

雙向變流牽引供電系統優勢

功能集中,減少設備及土建投資

雙向變流器是由全控型功率器件組成的大功率變流器,集成了能饋裝置的制動能量回饋功能、整流機組的牽引供電功能以及SVG的無功補償功能,設備功能集中,可有效減少設備數量與設備占地面積,與傳統整流機組+能饋方案相比,可減少設備數量,減少設備房面積,減少電纜使用量。

更優異的節能效果

與傳統能饋裝置相比,雙向變流器具有更大的設備容量將尖峰制動能量吸收。雙向變流器具有穩壓功能,直流側網壓可調,可有效實現就近取流的原則,其節能方式主要包括:制動能量回饋、就近取流避免能量長距離傳輸的損耗、抬升網壓減小電流以降低線路損耗。

降低軌電位,降低運維成本

雙向變流牽引供電系統就近取流原則的實現,除降低線路損耗外,還可改變原系統的的多點回流方式,實現就近回流,避免因多點回流及長距離回流造成的軌電位升高及迷流發生的幾率,有效的降低軌電位,改善供電質量,降低運營維護成本。

增加供電距離,減少牽引所投資

雙向變流牽引供電系統可主動抬升網壓,降低軌電位,增加供電距離,鑑於以上優勢,對於使用雙向變流牽引供電系統的新建線路,具備減少牽引所的技術條件,可大大降低牽引所設備及土建的投資。


株洲中車時代電氣股份有限公司

雙向變流裝置一方面將中壓交流電網中的交流電能變換成直流電能輸出至牽引變電所直流母線中,供列車牽引使用;另一方面將列車制動時產生的不能被臨近車輛吸收利用的再生制動能量逆變回饋至中壓交流電網中,供其它負荷使用;雙向變流裝置除了具有基本的整流逆變功能之外,還有直流融冰、無功補償、短路保護、遠程運維等功能。雙向變流裝置的應用可取消車載制動電阻,減少車輛投資成本,列車車重減輕,減少車輛運行成本;還可以完全取代原有供電系統的二級管整流機組+能饋裝置,顯著提高直流牽引網電壓的穩定性,降低線路損耗。目前雙向變流裝置已經應用在寧波地鐵3號線、4號線;基於雙向變流裝置+能量運控的智能供電系統也將在無錫錫澄線上應用。

以雙向變流裝置為載體,構建以能量運控為控制核心的新型城市軌道交通供電系統架構,一方面通過能量調度與管理、潮流控制,改善電能品質;提升牽引供電系統的能量利用率,實現綜合節能。另一方面,解決車地信息不通,供電-車輛負荷不匹配,網壓波動較大,不能有效提升運營密度問題;通過智能供電系統提升線路網壓,提高線路運營能力,為我國「智慧城市」「智慧城軌」的發展打下堅實基礎。。

基於能量運控體系的雙向變流裝置的應用對於推動城軌供電領域的技術升級、技術代際改革,為城交協的《中國城市軌道交通智慧城軌發展綱要》中智慧供電的實現提供支撐。

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