城轨高交会新气象｜全电制动、双向变流成果展示
城轨高交会，高新技术齐相会！
中国城市轨道交通协会主导创办的首届中国城市轨道交通高新技术成果交易会（简称：城轨高交会）即将拉开帷幕，一件件富有高新技术气息的展品陆续揭开面纱，引人瞩目。今天继续为大家揭秘两个展品类型：代表城市轨道车辆制动系统的未来发展方向的城轨车辆全电制动系统和契合“碳达峰、碳中和”政策，代表城轨直流牵引供电发展方向的双向变流系统。
中车青岛四方车辆研究所有限公司
中车制动系统有限公司
亮相展会的轨道车辆电子机械制动系统由中车青岛四方车辆研究所有限公司和中车制动系统有限公司共同展出。电子机械制动技术是一种通过电机驱动机械传动机构输出直线运动，实现制动摩擦副的夹紧动作，输出可控制动力的新型摩擦制动技术，该技术完全摆脱制动系统对传动介质和管路的依赖，具备快速响应、高冗余度、即插即用、智能状态监测等优势，结合基于安全控制平台的牵引制动一体化控制技术，实现列车运行全过程的统一控制，符合城市轨道交通智慧化、绿色化的转型需求。研制的电子机械制动系统申请相关专利30项，已完成在有轨电车、地铁车型上的装车验证。
克诺尔集团(Knorr-Bremse)生产的无油活塞空压机在全球轨道交通市场的应用已有15年以上的经验，在2000年前已经交付超过3万台；国内济南以及青岛地铁市场上也有多个项目在使用，目前国内首批使用VV120-T无油空压机的项目是2015年开通运营的青岛地铁3号线。
VV120-T无油空压机的优势
振动量低：气缸为水平布置，工作时对车体产生的垂直方向振动几乎为零；
维护简单：在VV120有油空压机维护简单的基础上无需每年换油及可能的油乳化困扰；
大修时间：与VV120有油空压机相同，最长可达到8年；
节能环保：无需每年换油，对空气系统用风设备没有油污染，相应提高工作空气设备可靠性。
智能风源装置主要由VV120-T无油空气压缩机组、智能双塔空气干燥器、变频器及控制器等组成。在无油空压机基础上的智能风源，采用变频控制及智能空气干燥器，可以进一步实现节能和环保。
利用列车DC110V蓄电池电源启动空压机，可以连续工作5分钟，完成受电弓升弓，列车可以不用额外配置辅助空压机用于升弓。
列车在AC380供电时，智能风源可根据列车总风压力大小灵活改变空压机工作转速的自动模式，也可接受车辆硬线控制信号分别实现30Hz下的静音模式，50Hz下的正常模式及60Hz下的快充模式。
如果车辆辅助逆变器仅提供DC680V供电，空压机也能工作，这样可减轻车辆辅助逆变器重量。
当总风压力较低时，也就是意味着有较大用风需求，此时空压机在60Hz快充模式下工作，可以提供更大的空压机排量；当总风压力进入相对较高区间时，空压机在50Hz的正常模式下工作；当总风压力进一步增加时，或者列车处于站台区且系统压力也不低时，通过车辆额外控制信号可实现30Hz的静音模式。
智能控制的双塔空气干燥器，当空压机排量降低时会相应降低再生耗气量，降低能耗。
智能控制器可实现风源模块状态监控及进行故障报警。
采用变频启动后，空压机启动电流非常低，基本接近正常工作电流，减少对车辆辅助逆变器容量的要求。
通过变频控制，可选用小排量空压机，质量及耗电量可进一步降低。
iASU VV120
北京纵横机电科技有限公司自主研发的无油风源装置由无油空压机组、空气净化处理装置、电气控制系统和承载框架等组成。
无油风源装置的研制攻克了适用于轨道交通装备的长寿命无油润滑动密封副关键技术，实现了风源装置工作过程完全无润滑油参与，洁净环保，环境适应性强，无润滑油乳化及排气含油超标等常见故障，可有效提升制动系统的可靠性。无油空压机采用两级压缩水平对置的结构型式，动平衡性能优异，振动噪声低。同时无油风源装置采用模块化设计，具有结构紧凑重量轻，修维护方便，全寿命周期成本低等特点。
宁波市轨道交通集团有限公司展出的城市轨道交通牵引供电双向变流器——RTPCS型城市轨道交通牵引供电双向变流器是自主研发的新一代城轨牵引供电变流装置，该装置具备稳定网压、制动能量回馈以及无功补偿等多种功能，具有高效率、高功率密度、高可靠性、节能等多种优势，是新一代的牵引供电系统，契合国家当下“碳达峰、碳中和”政策。目前已经在宁波轨道交通5号线一期工程于2021年12月实现了全线运营，是业内首条也是唯一一条实现全线路稳压牵引供电运营的线路。
双向变流牵引供电系统优势
功能集中，减少设备及土建投资
双向变流器是由全控型功率器件组成的大功率变流器，集成了能馈装置的制动能量回馈功能、整流机组的牵引供电功能以及SVG的无功补偿功能，设备功能集中，可有效减少设备数量与设备占地面积，与传统整流机组+能馈方案相比，可减少设备数量，减少设备房面积，减少电缆使用量。
更优异的节能效果
与传统能馈装置相比，双向变流器具有更大的设备容量将尖峰制动能量吸收。双向变流器具有稳压功能，直流侧网压可调，可有效实现就近取流的原则，其节能方式主要包括：制动能量回馈、就近取流避免能量长距离传输的损耗、抬升网压减小电流以降低线路损耗。
降低轨电位，降低运维成本
双向变流牵引供电系统就近取流原则的实现，除降低线路损耗外，还可改变原系统的的多点回流方式，实现就近回流，避免因多点回流及长距离回流造成的轨电位升高及迷流发生的几率，有效的降低轨电位，改善供电质量，降低运营维护成本。
增加供电距离，减少牵引所投资
双向变流牵引供电系统可主动抬升网压，降低轨电位，增加供电距离，鉴于以上优势，对于使用双向变流牵引供电系统的新建线路，具备减少牵引所的技术条件，可大大降低牵引所设备及土建的投资。
双向变流装置一方面将中压交流电网中的交流电能变换成直流电能输出至牵引变电所直流母线中，供列车牵引使用；另一方面将列车制动时产生的不能被临近车辆吸收利用的再生制动能量逆变回馈至中压交流电网中，供其它负荷使用；双向变流装置除了具有基本的整流逆变功能之外，还有直流融冰、无功补偿、短路保护、远程运维等功能。双向变流装置的应用可取消车载制动电阻，减少车辆投资成本，列车车重减轻，减少车辆运行成本；还可以完全取代原有供电系统的二级管整流机组+能馈装置，显著提高直流牵引网电压的稳定性，降低线路损耗。目前双向变流装置已经应用在宁波地铁3号线、4号线；基于双向变流装置+能量运控的智能供电系统也将在无锡锡澄线上应用。
以双向变流装置为载体，构建以能量运控为控制核心的新型城市轨道交通供电系统架构，一方面通过能量调度与管理、潮流控制，改善电能品质；提升牵引供电系统的能量利用率，实现综合节能。另一方面，解决车地信息不通，供电-车辆负荷不匹配，网压波动较大，不能有效提升运营密度问题；通过智能供电系统提升线路网压，提高线路运营能力，为我国“智慧城市”“智慧城轨”的发展打下坚实基础。。
基于能量运控体系的双向变流装置的应用对于推动城轨供电领域的技术升级、技术代际改革，为城交协的《中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要》中智慧供电的实现提供支撑。
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