本實(shí)用新型涉及軌道交通技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種列車的制動回收系統(tǒng)、一種具有該系統(tǒng)的列車和一種儲能電站。

背景技術(shù)：

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，交通日益擁堵，軌道列車，例如輕軌、地鐵等已成為目前很多城市的主要交通方式。列車在制動的過程中會產(chǎn)生大量的制動電能，隨著綠色環(huán)保的理念不斷加深，對列車制動電能進(jìn)行回收并再利用的問題已非常迫切。目前已有相關(guān)技術(shù)公開，在列車之中設(shè)置電池對制動電能進(jìn)行回收，并為列車供電。然而列車制動時(shí)產(chǎn)生的制動電能非常大，如果要通過車載電池進(jìn)行吸收，則需要在列車上安裝大量的電池，不僅嚴(yán)重增加列車的重量，影響列車運(yùn)行的能耗，并且還會增加不必要的成本。

因此，相關(guān)技術(shù)需要進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種列車的制動回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)制動電能的回收和再利用。

本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提出一種列車。本實(shí)用新型的又一個(gè)目的在于提出一種儲能電站。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型一方面提出的一種列車的制動回收系統(tǒng)，包括：牽引網(wǎng)、列車和儲能電站；所述列車包括：電制動器；電池；配電器，所述配電器和所述電制動器以及所述牽引網(wǎng)相連，所述配電器和所述電制動器之間具有節(jié)點(diǎn)；雙向DC/DC變換器，所述雙向DC/DC變換器的一端與所述電池相連，所述雙向DC/DC變換器的另一端與所述節(jié)點(diǎn)相連；第一控制器，所述第一控制器與所述配電器和所述雙向DC/DC變換器相連，所述第一控制器用于在所述列車制動時(shí)控制所述配電器和所述雙向DC/DC變換器將制動電能回饋至所述牽引網(wǎng)，以及根據(jù)所述牽引網(wǎng)的電壓控制所述雙向DC/DC變換器通過所述電池吸收所述制動電能；所述儲能電站與所述牽引網(wǎng)相連，所述儲能電站包括第二控制器，所述第二控制器用于根據(jù)所述牽引網(wǎng)的電壓控制所述儲能電站進(jìn)行充電或放電。

根據(jù)本實(shí)用新型提出的列車的制動回收系統(tǒng)，第一控制器在列車制動時(shí)控制配電器和雙向DC/DC變換器將制動電能反饋至牽引網(wǎng)，并根據(jù)牽引網(wǎng)的電壓控制雙向DC/DC變換器通過電池對列車的制動電能進(jìn)行吸收，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓繼續(xù)升高時(shí)，再利用儲能電站進(jìn)行吸收。此外，儲能電站還可以根據(jù)牽引網(wǎng)的電壓對牽引網(wǎng)進(jìn)行放電，從而避免牽引網(wǎng)的電壓過低，維持牽引網(wǎng)的正常工作。在本實(shí)用新型中，在列車進(jìn)行制動時(shí)先將制動電能反饋至牽引網(wǎng)，此時(shí)如果牽引網(wǎng)上的列車比較多，則會將反饋的制動電能均勻到其他列車，因此牽引網(wǎng)的電壓不會升高很多。反之如果此時(shí)牽引網(wǎng)上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車較多，則牽引網(wǎng)的電壓就會升高，在本實(shí)用新型中，優(yōu)先使用車載電池進(jìn)行吸收，如果在車載電池吸收之后牽引網(wǎng)的電壓繼續(xù)升高，則再使用儲能電站進(jìn)行吸收。由于車載電池就安裝在列車之上，因此優(yōu)先采用電池進(jìn)行吸收，避免出現(xiàn)制動電能過大，無法被快速吸收或消耗，從而導(dǎo)致牽引網(wǎng)的電器被燒毀的問題。本實(shí)用新型通過列車上的電池和儲能電站對制動電能進(jìn)行吸收，從而實(shí)現(xiàn)了制動電能的回收和再利用，減少了能源浪費(fèi)，降低牽引網(wǎng)的負(fù)載。并且，本實(shí)用新型還可以有效監(jiān)控牽引網(wǎng)的電壓，保護(hù)系統(tǒng)零部件，提高系統(tǒng)安全性。同時(shí)，本實(shí)用新型還可以降低車載電池吸收制動電能的壓力，避免車載電池吸收能力有限導(dǎo)致的能源浪費(fèi)的問題。

進(jìn)一步地，所述列車還包括：電量檢測器，所述電量檢測器與所述第一控制器相連，所述電量檢測器用于檢測所述電池的電量，其中，所述第一控制器根據(jù)所述電池的電量控制所述雙向DC/DC變換器。

進(jìn)一步地，所述列車還包括：機(jī)械制動器，用于對列車進(jìn)行機(jī)械制動。

進(jìn)一步地，所述列車還包括：接觸器檢測器，所述接觸器檢測器與所述第一控制器相連，所述接觸器檢測器用于檢測所述列車的接觸器是否斷開，其中，所述第一控制器還用于在所述接觸器斷開之后，控制所述雙向DC/DC變換器進(jìn)入放電模式。

進(jìn)一步地，所述儲能電站可為多個(gè)，所述多個(gè)儲能電站按照預(yù)設(shè)距離間隔設(shè)置。

優(yōu)選地，可每3-6公里內(nèi)設(shè)置兩個(gè)所述儲能電站，所述儲能電站的功率可為0.5-2MW。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型另一方面提出的一種列車，包括：電制動器；電池；配電器，所述配電器和所述電制動器以及所述牽引網(wǎng)相連，所述配電器和所述電制動器之間具有節(jié)點(diǎn)；雙向DC/DC變換器，所述雙向DC/DC變換器的一端與所述電池相連，所述雙向DC/DC變換器的另一端與所述節(jié)點(diǎn)相連；第一控制器，所述第一控制器與所述配電器和所述雙向DC/DC變換器相連，所述第一控制器用于在所述列車制動時(shí)控制所述配電器和所述雙向DC/DC變換器將制動電能回饋至所述牽引網(wǎng)，以及根據(jù)所述牽引網(wǎng)的電壓控制所述雙向DC/DC變換器通過所述電池吸收所述制動電能。

根據(jù)本實(shí)用新型提出的列車，在制動時(shí)，通過第一控制器控制配電器和雙向DC/DC變換器將制動電能回饋至牽引網(wǎng)，并根據(jù)牽引網(wǎng)的電壓控制雙向DC/DC變換器通過電池對列車的制動電能進(jìn)行吸收。在本實(shí)用新型中，在列車進(jìn)行制動時(shí)先將制動電能反饋至牽引網(wǎng)，此時(shí)如果牽引網(wǎng)上的列車比較多，則會將反饋的制動電能均勻到其他列車，因此牽引網(wǎng)的電壓不會升高很多。反之如果此時(shí)牽引網(wǎng)上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車較多，則牽引網(wǎng)的電壓就會升高，在本實(shí)用新型中，優(yōu)先使用車載電池進(jìn)行吸收以避免出現(xiàn)制動電能過大，無法被快速吸收或消耗，從而導(dǎo)致牽引網(wǎng)的電器被燒毀的問題。本實(shí)用新型通過列車上的電池對制動電能進(jìn)行吸收，從而實(shí)現(xiàn)了制動電能的回收和再利用，減少了能源浪費(fèi)，降低牽引網(wǎng)的負(fù)載。并且，本實(shí)用新型還可以有效監(jiān)控牽引網(wǎng)的電壓，保護(hù)系統(tǒng)的零部件，提高了系統(tǒng)的安全性。

進(jìn)一步地，所述列車還包括：電量檢測器，所述電量檢測器與所述第一控制器相連，所述電量檢測器用于檢測所述電池的電量，其中，所述第一控制器根據(jù)所述電池的電量控制所述雙向DC/DC變換器。

進(jìn)一步地，所述列車還包括：機(jī)械制動器，用于對列車進(jìn)行機(jī)械制動。

進(jìn)一步地，所述列車還包括：接觸器檢測器，所述接觸器檢測器與所述第一控制器相連，所述接觸器檢測器用于檢測所述列車的接觸器是否斷開，其中，所述第一控制器還用于在所述接觸器斷開之后，控制所述雙向DC/DC變換器進(jìn)入放電模式。

具體地，所述列車可為跨座式單軌列車。

進(jìn)一步地，所述列車包括：轉(zhuǎn)向架，所述轉(zhuǎn)向架適于跨座在軌道梁上；車體，所述車體與所述轉(zhuǎn)向架相連且由所述轉(zhuǎn)向架牽引沿所述軌道梁行駛。

具體地地，所述轉(zhuǎn)向架包括：轉(zhuǎn)向架構(gòu)架，所述轉(zhuǎn)向架構(gòu)架適于跨座在所述軌道梁上且與所述車體相連；走行輪，所述走行輪可樞轉(zhuǎn)地安裝在所述轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上且配合在所述軌道梁的上表面上；動力裝置，所述動力裝置安裝在所述轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上且與所述走行輪傳動連接；水平輪，所述水平輪可樞轉(zhuǎn)地安裝在所述轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上且配合在所述軌道梁的側(cè)表面上。

具體地，所述轉(zhuǎn)向架還包括：牽引裝置，所述牽引裝置安裝在所述轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上且與所述車體相連；支撐懸掛裝置，所述支撐懸掛裝置安裝在所述轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上且與所述車體相連。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型又一方面提出了一種儲能電站，所述儲能電站與列車的牽引網(wǎng)相連，所述儲能電站包括第二控制器，所述第二控制器用于根據(jù)所述牽引網(wǎng)的電壓控制所述儲能電站進(jìn)行充電或放電。

根據(jù)本實(shí)用新型提出的儲能電站，第二控制器根據(jù)牽引網(wǎng)的電壓控制儲能電站進(jìn)行充放電。在本實(shí)用新型中，在列車進(jìn)行制動時(shí)先將制動電能反饋至牽引網(wǎng)，此時(shí)如果牽引網(wǎng)上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車較多時(shí)，則牽引網(wǎng)的電壓就會升高，在牽引網(wǎng)的電壓較高時(shí)，儲能電站的第二控制器控制儲能電站吸收制動電能。在本實(shí)用新型中，如果牽引網(wǎng)上的列車較多，則牽引網(wǎng)的電壓會下降，在牽引網(wǎng)的電壓較低時(shí)，儲能電站的第二控制器控制儲能電站向牽引網(wǎng)進(jìn)行放電，以提高牽引網(wǎng)的電壓。本實(shí)用新型通過儲能電站對制動電能進(jìn)行回收，從而實(shí)現(xiàn)了制動電能的回收和再利用，節(jié)約了能源，降低了牽引網(wǎng)的負(fù)荷。并且，本實(shí)用新型還可以降低車載電池吸收制動電能的壓力，避免車載電池吸收能力有限導(dǎo)致的能源浪費(fèi)的問題。

附圖說明

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的方框示意圖；

圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的方框示意圖；

圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的電路原理圖，其中，牽引網(wǎng)的電壓U大于第一預(yù)設(shè)閾值U1；

圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的電路原理圖，其中，牽引網(wǎng)的電壓U小于第二預(yù)設(shè)閾值U2；

圖5為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的電路原理圖，其中，牽引網(wǎng)的電壓U大于第四預(yù)設(shè)閾值U4；

圖6為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的電路原理圖，其中，牽引網(wǎng)的電壓U小于第五預(yù)設(shè)閾值U5；

圖7為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的電路原理圖，其中，牽引網(wǎng)的電壓U小于第七預(yù)設(shè)閾值U7；

圖8為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的方框示意圖；

圖9為根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)具體實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的方框示意圖；

圖10為根據(jù)本實(shí)用新型又一個(gè)具體實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的方框示意圖；

圖11為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的工作原理示意圖；

圖12為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的列車的方框示意圖；

圖13為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的列車的方框示意圖；

圖14為根據(jù)本實(shí)用新型另一個(gè)具體實(shí)施例的列車的方框示意圖；

圖15為根據(jù)本實(shí)用新型又一個(gè)具體實(shí)施例的列車的方框示意圖；

圖16為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的列車的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖17為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的儲能電站的方框示意圖；以及

圖18為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)具體實(shí)施例的儲能電站的方框示意圖。

附圖標(biāo)記：

牽引網(wǎng)1、列車2和儲能電站3；第二控制器301；

電制動器201、電池202、配電器203、雙向DC/DC變換器204和第一控制器205；

電量檢測器206、機(jī)械制動器207和接觸器檢測器208；

轉(zhuǎn)向架20和車體30；

轉(zhuǎn)向架構(gòu)架21、走行輪22、動力裝置23和水平輪24；

牽引裝置25和支撐懸掛裝置26。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

下面參考附圖來描述本實(shí)用新型實(shí)施例提出的儲能電站、列車及列車的制動回收系統(tǒng)。

如圖1所示，為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的方框示意圖。如圖1所示，該列車的制動回收系統(tǒng)包括：牽引網(wǎng)1、連接在牽引網(wǎng)1上的多個(gè)列車2，以及設(shè)置在牽引網(wǎng)1上的多個(gè)儲能電站3。其中，牽引網(wǎng)1向多個(gè)列車2提供直流電，列車2通過取電裝置從牽引網(wǎng)之中取電。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，列車2為跨座式單軌列車。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中可以通過列車2的電池或者儲能電站3對列車2產(chǎn)生的制動電能進(jìn)行回收。對于列車2而言，不僅可以吸收自身產(chǎn)生的制動電能，也可以吸收其他列車2產(chǎn)生的制動電能。由于列車2在向牽引網(wǎng)1反饋制動電能時(shí)，牽引網(wǎng)1的電壓會升高，因此列車2和儲能電站3可以對牽引網(wǎng)1的電壓進(jìn)行監(jiān)控。當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓升高時(shí)，可通過列車2的電池和/或儲能電站3進(jìn)行吸收，從而防止?fàn)恳W(wǎng)1的電壓超過最大額定電壓，而出現(xiàn)故障。具體的吸收過程，將在以下的實(shí)施例中進(jìn)行詳細(xì)介紹。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，列車2的電池吸收的制動電能可以用于列車2的照明、空調(diào)、多媒體的用電。在本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中，列車2的電池吸收的制動電能還可以用于列車2的應(yīng)急驅(qū)動，例如當(dāng)列車2無法從牽引網(wǎng)1獲取電能，如牽引網(wǎng)1出現(xiàn)故障，或者，沒有牽引網(wǎng)1時(shí)，列車2可以切換為電池驅(qū)動。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，儲能電站3可以設(shè)置在車站之中，將吸收的制動電能為車站進(jìn)行供電，例如為車站的空調(diào)、多媒體、燈光等進(jìn)行供電。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，儲能電站3按照預(yù)設(shè)距離間隔設(shè)置，例如每3-6公里內(nèi)設(shè)置兩個(gè)儲能電站3，每個(gè)儲能電站3的功率為0.5-2MW。當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)列車2的具體運(yùn)營環(huán)境，選擇合適的儲能電站3的數(shù)量及功率。

如圖2所示，為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的方框示意圖。為了便于描述，在該實(shí)施例中僅示出了一個(gè)儲能電站。列車2包括：電制動器201、電池202、配電器203、雙向DC/DC變換器204和第一控制器205。

其中，如圖2所示，配電器203與牽引電網(wǎng)1和電制動器201相連，配電器203和電制動器201之間具有節(jié)點(diǎn)；雙向DC/DC變換器204的一端與電池202相連，雙向DC/DC變換器204的另一端與配電器203和電制動器201之間的節(jié)點(diǎn)相連。第一控制器205與配電器203和雙向DC/DC變換器204相連，第一控制器205用于在列車制動時(shí)控制配電器203和雙向DC/DC變換器204將制動電能回饋至牽引網(wǎng)1，例如將配電器203開啟，并將雙向DC/DC變換器204關(guān)閉，從而將制動電能直接回饋至牽引網(wǎng)1。以及，第一控制器205根據(jù)牽引網(wǎng)的電壓U控制雙向DC/DC變換器204開啟，并控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入充電模式，以使電池202對列車2的制動電能進(jìn)行吸收。并且，在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，儲能電站3與牽引網(wǎng)1相連，儲能電站3包括第二控制器301，第二控制器301用于根據(jù)牽引網(wǎng)的電壓U控制儲能電站3進(jìn)行充電或放電。其中，儲能電站3可包括至少一個(gè)儲能電池及對應(yīng)的雙向DC/DC變換器。

具體來說，在列車2進(jìn)行制動時(shí)，牽引電機(jī)從電動機(jī)工況轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)工況，電制動器201產(chǎn)生制動電能并將制動電能反饋至牽引網(wǎng)。當(dāng)牽引網(wǎng)1上的列車數(shù)量較少即牽引網(wǎng)1上的負(fù)載較小，或者牽引網(wǎng)1上制動的列車較多時(shí)，反饋到牽引網(wǎng)1上的制動電能會超過牽引網(wǎng)1上的列車運(yùn)行所需的電能，從而引起牽引網(wǎng)的電壓U的升高。此時(shí)，第一控制器205實(shí)時(shí)監(jiān)測牽引網(wǎng)1的電壓U，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U升高時(shí)，優(yōu)先通過第一控制器205控制列車2的電池202吸收制動電能。同時(shí)，儲能電站3的第二控制器301監(jiān)測牽引網(wǎng)的電壓U，如果在列車2的電池進(jìn)行吸收之后牽引網(wǎng)1的電壓U繼續(xù)升高，則第二控制器301控制儲能電站3從牽引網(wǎng)1吸收電能進(jìn)行充電。同樣地，當(dāng)牽引網(wǎng)1上的列車數(shù)量較多，即牽引網(wǎng)1上的負(fù)載較大時(shí)，牽引網(wǎng)1的電壓U會降低，此時(shí)儲能電站3的第二控制器301實(shí)時(shí)監(jiān)測牽引網(wǎng)1的電壓U，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U降低時(shí)，優(yōu)先通過第二控制器301控制儲能電站3進(jìn)行放電以提高牽引網(wǎng)1的電壓。如果牽引網(wǎng)1的電壓U繼續(xù)降低，則第一控制器205也可控制電池202進(jìn)行放電以提高牽引網(wǎng)1的電壓。

需要說明的是，列車2的電池202可以為列車的照明、空調(diào)、多媒體進(jìn)行供電。儲能電站3可設(shè)置在車站之中，以將回收的制動電能用于為車站的照明、空調(diào)、多媒體等進(jìn)行供電。這樣，通過電池202和儲能電站3可以將制動電能進(jìn)行回收和再利用，同時(shí)可以降低變電站的負(fù)荷，節(jié)約了能源。

還需要說明的是，電池202設(shè)置在列車2上，可以快速吸收列車產(chǎn)生的制動電能，由于儲能電站3與列車2之間的距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致儲能電站3吸收制動電能滯后。因此，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中優(yōu)先選擇電池202吸收制動電能，以實(shí)現(xiàn)制動電能的快速吸收，從而防止未被吸收或者消耗的制動電能引起牽引網(wǎng)的電壓U升高，保護(hù)了系統(tǒng)的零部件，避免牽引網(wǎng)1上的電器損壞，提高了系統(tǒng)的安全性。

根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)具體實(shí)施例，如果牽引網(wǎng)1上只有一列列車2運(yùn)行即牽引網(wǎng)1上沒有其他列車吸收制動電能，且列車2制動產(chǎn)生的制動電能較大，則制動電能主要由儲能電站3吸收，例如首先第一控制器205控制電池202吸收制動電能的30％，然后第二控制器301控制儲能電站3吸收制動電能的70％，以完成制動電能的回收。

根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)具體實(shí)施例，如果牽引網(wǎng)1上有多列列車2運(yùn)行，且在儲能電站3吸收制動電能之后，牽引網(wǎng)1的電壓U仍繼續(xù)升高，則可以通過牽引網(wǎng)1上的非制動列車向非制動列車的電池202進(jìn)行充電。假設(shè)牽引網(wǎng)1上未被吸收或消耗的制動電能為Q＇，牽引網(wǎng)1上有N列列車，則牽引網(wǎng)1上每個(gè)列車的電池202吸收的制動電能的平均值為Q＇/N。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，由于列車制動產(chǎn)生的制動電能非常大，例如表1所示，可以看出在AW2和AW3的工況下會產(chǎn)生大于220KW的制動電能。此時(shí)如果利用列車的車載電池吸收這些制動電能，則會導(dǎo)致列車的車載電池非常大。因此在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，對于此類情況采用電池和儲能電站結(jié)合進(jìn)行吸收，從而避免列車上設(shè)置大量的電池。

表1

由此，本實(shí)用新型實(shí)施例通過控制列車上的電池和儲能電站吸收制動電能，實(shí)現(xiàn)了制動電能的回收和再利用，減少了能源浪費(fèi)，降低牽引網(wǎng)的負(fù)載。并且，本實(shí)用新型實(shí)施例還可以有效監(jiān)控牽引網(wǎng)的電壓，保護(hù)系統(tǒng)零部件，提高系統(tǒng)安全性。

下面參考圖3-7來分析本實(shí)用新型實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)的具體工作原理。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖3所示，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U大于第一預(yù)設(shè)閾值U1，例如845V時(shí)，第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204開啟，并控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入充電模式，以使電池202吸收制動電能。此時(shí)，電路中的電能按照圖3所示箭頭指示的方向流動，其中，列車2產(chǎn)生的制動電能反饋至牽引網(wǎng)1，并且列車2的電池202吸收制動電能。在本發(fā)明的實(shí)施例中當(dāng)?shù)谝豢刂破?05控制雙向DC/DC變換器204開啟，并控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入充電電模式時(shí)，雙向DC/DC變換器將高壓側(cè)的直流電變換為與電池202的電壓匹配的直流電，以對電池202進(jìn)行充電即控制電池202吸收制動電能；當(dāng)?shù)谝豢刂破?05控制雙向DC/DC變換器204開啟，并控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入放電模式時(shí)，雙向DC/DC變換器204用于將電池202提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榕c牽引網(wǎng)1的電壓匹配的直流電，以控制電池202進(jìn)行放電即將電池202中儲存的制動電能反饋至牽引網(wǎng)1。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖4所示，在電池202開始吸收制動電能之后，牽引網(wǎng)1的電壓會下降，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U小于第二預(yù)設(shè)閾值U2，例如830V時(shí)，第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉以使電池202停止吸收制動電能，其中，第二預(yù)設(shè)閾值U2小于第一預(yù)設(shè)閾值U1。此時(shí)，電路中的電能按照圖4所示箭頭指示的方向流動，列車2產(chǎn)生的制動電能反饋至牽引網(wǎng)1，且列車2的電池202和儲能電站3均不吸收制動電能。

具體來說，如圖3和4所示，在列車2進(jìn)行制動時(shí)，制動電能反饋至牽引網(wǎng)1，第一控制器205實(shí)時(shí)監(jiān)測牽引網(wǎng)的電壓U，如果牽引網(wǎng)的電壓U大于第一預(yù)設(shè)閾值U1，例如845V，說明此時(shí)反饋到牽引網(wǎng)1上的制動電能過剩，則第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204工作在充電模式，以將制動電能為電池202充電。此時(shí)，列車2產(chǎn)生的制動電能通過配電器203反饋給牽引網(wǎng)1，同時(shí)通過雙向DC/DC變換器204對電池202進(jìn)行充電，即通過電池202吸收部分制動電能。之后如果牽引網(wǎng)的電壓U小于第二預(yù)設(shè)閾值U2例如830V，說明此時(shí)反饋到牽引網(wǎng)1上的制動電能與牽引網(wǎng)1上的負(fù)載要求基本達(dá)到了平衡，則第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉。此時(shí)，控制電池202停止吸收制動電能，列車2產(chǎn)生的制動電能通過配電器203反饋至牽引網(wǎng)1。

本實(shí)用新型實(shí)施例優(yōu)先選擇列車2的電池202吸收制動電能，以實(shí)現(xiàn)制動電能的快速吸收，從而，防止未消耗掉的制動電能引起牽引網(wǎng)的電壓U升高，避免牽引網(wǎng)1上的器件損壞。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U大于第四預(yù)設(shè)閾值U4，例如855V時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3進(jìn)行充電。此時(shí)，電路中的電能按照圖5所示箭頭指示的方向流動，列車2產(chǎn)生的制動電能反饋至牽引網(wǎng)1，并且列車2的電池202和儲能電站3均吸收制動電能。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，當(dāng)列車2的電池開始吸收制動電能時(shí)，此時(shí)由于牽引網(wǎng)1上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車2較多，因此牽引網(wǎng)1的電壓還會持續(xù)增加。當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U大于第四預(yù)設(shè)閾值U4，例如855V時(shí)，控制儲能電站3從牽引網(wǎng)1吸收電能進(jìn)行充電，從而避免牽引網(wǎng)的電壓超過最大額定電壓。

同樣地，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖6所示，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U小于第五預(yù)設(shè)閾值U5，例如810V時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3進(jìn)行放電，其中，第五預(yù)設(shè)閾值U5小于第四預(yù)設(shè)閾值U4。此時(shí)，電路中的電能按照圖6所示箭頭指示的方向流動，列車2產(chǎn)生的制動電能反饋至牽引網(wǎng)1，且儲能電站3對牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，如果牽引網(wǎng)1上的列車較多就會導(dǎo)致牽引網(wǎng)的電壓下降，此時(shí)為了避免牽引網(wǎng)的電壓低于最低額定電壓，需要控制儲能電站3向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電。在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，牽引網(wǎng)1上存在多個(gè)儲能電站3，優(yōu)先選擇電量高的儲能電站3向牽引網(wǎng)放電，例如電量高的儲能電站3放電的功率大，電量低的儲能電站3放電的功率略小，從而達(dá)到儲能電站3之間的電量平衡。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，在儲能電站3向牽引網(wǎng)1放電之后，牽引網(wǎng)1的電壓升高，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U大于第六預(yù)設(shè)閾值U6時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3停止放電，其中，第六預(yù)設(shè)閾值U6大于第五預(yù)設(shè)閾值U5。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖7所示，在儲能電站3向牽引網(wǎng)1放電之后，如果牽引網(wǎng)1的電壓繼續(xù)降低，則當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U小于第七預(yù)設(shè)閾值U7時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電，同時(shí)，第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204開啟，并控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入放電模式，以使列車2的電池202向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電，其中，第七預(yù)設(shè)閾值U7小于第五預(yù)設(shè)閾值U5。此時(shí)，電路中的電能按照圖7所示箭頭指示的方向流動，列車2產(chǎn)生的制動電能反饋至牽引網(wǎng)1，且儲能電站3和電池202均對牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電。在本實(shí)施例中，如果牽引網(wǎng)1的電壓U太小，則控制儲能電站3和列車2的電池均進(jìn)行放電，從而將牽引網(wǎng)1的電壓快速提高。

具體來說，如圖5所示，如果牽引網(wǎng)1上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車2較多，則在列車2的電池202開始吸收制動電能之后，牽引網(wǎng)1的電壓繼續(xù)增加，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U大于第四預(yù)設(shè)閾值U4，例如855V時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3從牽引網(wǎng)1吸收制動電能進(jìn)行充電，以減輕電池202吸收制動電能的壓力，從而避免牽引網(wǎng)1的電壓U超過牽引網(wǎng)1的最大額定電壓Un。如圖6所示，如果牽引網(wǎng)1上的列車較多就會導(dǎo)致牽引網(wǎng)的電壓下降，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U小于第五預(yù)設(shè)閾值U5，例如810V時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電。

進(jìn)一步地，在儲能電站3向牽引網(wǎng)1放電之后，牽引網(wǎng)的電壓U回升，第二控制器301繼續(xù)監(jiān)測牽引網(wǎng)的電壓U，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U大于第六預(yù)設(shè)閾值U6，例如830V時(shí)，說明此時(shí)反饋到牽引網(wǎng)1上的制動電能與牽引網(wǎng)1上的負(fù)載基本達(dá)到了平衡，則第二控制器301控制儲能電站3停止放電。

更進(jìn)一步地，如圖7所示，如果牽引網(wǎng)1上的列車數(shù)量較多，在控制儲能電站3進(jìn)行放電之后，牽引網(wǎng)的電壓U會繼續(xù)降低，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U小于第七預(yù)設(shè)閾值U7時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電，同時(shí)，第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204開啟，并控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入放電模式，以使列車2的電池202向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電，從而將牽引網(wǎng)1的電壓快速提高。其中，電池202的放電功率為電池202的最大允許放電功率和雙向DC/DC變換器204的最大允許放電功率中的較小值。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，儲能電站3可為多個(gè)，多個(gè)儲能電站3按照預(yù)設(shè)距離間隔設(shè)置。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，儲能電站3可以設(shè)置在車站之中，以將吸收的制動電能為車站進(jìn)行供電，例如為車站的空調(diào)、多媒體、燈光等進(jìn)行供電。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，可每3-6公里內(nèi)設(shè)置兩個(gè)儲能電站3，儲能電站3的功率可為0.5-2MW。其中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)列車2的具體運(yùn)營環(huán)境，選擇合適的儲能電站3的數(shù)量及功率。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖8所示，列車2還包括：電量檢測器206，其中，電量檢測器206與第一控制器205相連，電量檢測器206用于檢測電池202的電量，其中，當(dāng)電池202吸收制動電能時(shí)，如果電池202的電量Q大于第一電量閾值Q1，例如80％，則第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉以使電池202停止吸收制動電能。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，電池202的充電功率和放電功率受到限制，電池202在吸收制動電能后電量會增加，如果電池202的電量過大，會影響電池202的使用壽命，當(dāng)電量Q大于第一電量閾值Q1時(shí)，控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉，以控制電池202停止吸收制動電能。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)電池202向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電時(shí)，如果電池202的電量Q小于第二電量閾值Q2，例如50％，則第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉以使電池202停止放電。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，電池202在放電之后電量會減小，因此，當(dāng)電量Q小于第二電量閾值Q2時(shí)，控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉，以控制電池202停止放電。

具體來說，電池202的充電功率和放電功率受到限制，在第一控制器205控制電池202進(jìn)行充放電時(shí)，通過電量檢測器206實(shí)時(shí)檢測電池202的電量SOC(State of Charge，荷電狀態(tài))，并根據(jù)電池202的電量Q判斷是否允許電池202進(jìn)行充放電。

具體地，在電池202吸收制動電能時(shí)，第一控制器205判斷電池202的電量Q是否大于第一電量閾值Q1例如80％，如果電池202的電量Q大于80％，則將電池202的最大允許充電功率限制為0，此時(shí)控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉，以控制電池202停止吸收制動電能；如果電池202的電量小于等于80％，則雙向DC/DC變換器204保持開啟，并控制雙向DC/DC變換器204工作在充電模式，以控制電池202繼續(xù)吸收制動電能。

進(jìn)一步地，在電池202向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電時(shí)，第一控制器205判斷電池202的電量Q是否小于第二電量閾值Q2例如50％，如果電池202的電量Q低于50％，則將電池202的最大允許放電功率限制為0，此時(shí)，第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉以控制電池202停止放電。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖9所示，列車2還包括：機(jī)械制動器207，其中，機(jī)械制動器207用于對列車2進(jìn)行機(jī)械制動。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，在電池202吸收制動電能之后，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U大于第三預(yù)設(shè)閾值U3時(shí)，第一控制器205控制機(jī)械制動器207啟動配合電制動器201對列車2進(jìn)行制動，其中，第三預(yù)設(shè)閾值U3大于第一預(yù)設(shè)閾值U1。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，如果牽引網(wǎng)1上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車較多，則在電池202和儲能電站3吸收制動電能之后，牽引網(wǎng)1的電壓U會繼續(xù)增加，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓大于第三預(yù)設(shè)閾值U3時(shí)，控制機(jī)械制動器207啟動，以對列車2進(jìn)行輔助制動。

具體來說，在電池202和儲能電站3吸收制動電能之后，牽引網(wǎng)的電壓U會繼續(xù)增加，第一控制器205實(shí)時(shí)監(jiān)測牽引網(wǎng)的電壓U，如果牽引網(wǎng)的電壓U大于第三預(yù)設(shè)閾值U3，則第一控制器205控制機(jī)械制動器207啟動，這樣，在對列車2進(jìn)行電制動的同時(shí)通過機(jī)械制動對列車2進(jìn)行輔助制動，以降低列車2產(chǎn)生的制動電能，從而避免牽引網(wǎng)的電壓U超過最大額定電壓，并且可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)快速停車。

需要說明的是，當(dāng)列車2的行駛速度低于5Km/h或者需要進(jìn)站停車時(shí)，同樣可以控制機(jī)械制動器207開啟以對列車2進(jìn)行制動。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖10所示，列車2還包括：接觸器檢測器208，其中，接觸器檢測器208與第一控制器205相連，接觸器檢測器208用于檢測列車的接觸器是否斷開，其中，第一控制器205還用于在接觸器斷開之后，控制雙向DC/DC變換器04進(jìn)入放電模式以使電池202為列車2供電，并控制列車2限功率運(yùn)行。

具體來說，當(dāng)接觸器檢測器208檢測到接觸器斷開時(shí)，說明列車2處于供電異常狀態(tài)，第一控制器205判斷列車2進(jìn)入應(yīng)急驅(qū)動模式，并發(fā)出應(yīng)急牽引信號，以控制雙向DC/DC變換器204開啟，并控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入放電模式，此時(shí)，電池202為列車2進(jìn)行供電。同時(shí)，第一控制器205控制電池202的放電功率小于等于預(yù)設(shè)功率閾值例如70KW，以使列車2運(yùn)行在限功率狀態(tài)。

由此，通過電池202實(shí)現(xiàn)了列車的應(yīng)急驅(qū)動，避免了列車半路拋錨引起的調(diào)度困難的問題，同時(shí)避免故障列車占用運(yùn)行線路。

如上所述，如圖11所示，以牽引網(wǎng)的電壓等級為750VDC為例，本實(shí)用新型實(shí)施例的列車的制動回收系統(tǒng)進(jìn)行制動電能的吸收和再利用的策略具體如下：

一)制動電能的回收

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，在列車制動時(shí)，根據(jù)牽引網(wǎng)的電壓、車載電池202的電量和牽引網(wǎng)1上的列車2的數(shù)量來綜合進(jìn)行制動電能的分配，在制動電能反饋到牽引網(wǎng)1之后，先由列車上的其他車輛進(jìn)行消耗吸收，過剩的制動電能優(yōu)先由第一控制器205控制電池202進(jìn)行吸收，在車載電池202無法吸收或吸收能力有限時(shí)，由第二控制器301控制儲能電站3進(jìn)行吸收。

具體地，如圖11所示，對列車2進(jìn)行制動時(shí)，制動電能反饋至牽引網(wǎng)，首先判斷電池202的電量Q是否小于等于第一電量閾值Q1，如果電量Q小于等于第一電量閾值Q1，則電池202可以吸收制動電能，此時(shí)，第一控制器205實(shí)時(shí)監(jiān)測牽引網(wǎng)的電壓U，如果牽引網(wǎng)1上的列車數(shù)量較少即牽引網(wǎng)1上的負(fù)載較小，或者牽引網(wǎng)1上制動的列車較多，會引起牽引網(wǎng)的電壓的升高，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U大于第一預(yù)設(shè)閾值U1，例如845V時(shí)，控制列車2的電池202吸收制動電能；如果在列車2的電池進(jìn)行吸收之后牽引網(wǎng)1的電壓U繼續(xù)升高，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U大于第四預(yù)設(shè)閾值U4，例如855V時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3吸收制動電能。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，在控制電池202和儲能電站3吸收制動電能之后，牽引網(wǎng)1的電壓U會降低，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U小于等于第二預(yù)設(shè)閾值U2，例如830V時(shí)，控制電池202和儲能電站3停止吸收制動能量。

也就是說，如圖11所示，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U達(dá)到第四預(yù)設(shè)閾值U4時(shí)，控制儲能電站3開始吸收制動電能；當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U大于第一預(yù)設(shè)閾值U1小于第四預(yù)設(shè)閾值U4時(shí)，控制電池202吸收制動電能；當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U低于第二預(yù)設(shè)閾值U2時(shí)，制動電能只反饋至牽引網(wǎng)1。

二)制動電能的再利用

在列車2起步或者牽引網(wǎng)1上運(yùn)行的列車較多時(shí)，牽引網(wǎng)1的電壓U會降低，此時(shí)將電池202和儲能電站3回收的制動電能釋放到牽引網(wǎng)1上可以補(bǔ)充牽引網(wǎng)1的電能損耗。具體地，首先判斷電池202的電量Q是否大于等于第二電量閾值Q2，如果電量Q大于等于第二電量閾值Q2，則電池202可以進(jìn)行放電，此時(shí)，第二控制器301實(shí)時(shí)監(jiān)測牽引網(wǎng)的電壓U，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U小于第五預(yù)設(shè)閾值U5，例如810V時(shí)，控制儲能電站3進(jìn)行放電。進(jìn)一步地，第一控制器205監(jiān)測牽引網(wǎng)的電壓U，并判斷牽引網(wǎng)的電壓U是否小于第七預(yù)設(shè)閾值U7，如果第一控制器205判斷牽引網(wǎng)的電壓U小于第七預(yù)設(shè)閾值U7，則第二控制器301控制儲能電站3進(jìn)行放電，同時(shí)，第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204開啟，并控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入放電模式，以使列車2的電池202向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電。

除此之外，在牽引網(wǎng)1發(fā)生供電故障時(shí)，可以控制電池202進(jìn)入放電模式，以實(shí)現(xiàn)列車2的應(yīng)急驅(qū)動。

這樣，可以將電池202和儲能電站301中吸收的制動電能消耗掉，以便于電池202和儲能電站301繼續(xù)進(jìn)行制動能量的回收，節(jié)省了運(yùn)營成本。

綜上，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提出的列車的制動回收系統(tǒng)，第一控制器在列車制動時(shí)控制配電器和雙向DC/DC變換器將制動電能反饋至牽引網(wǎng)，并根據(jù)牽引網(wǎng)的電壓控制配電器和雙向DC/DC變換器通過電池對列車的制動電能進(jìn)行吸收，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓繼續(xù)升高時(shí)，再利用儲能電站進(jìn)行吸收。此外，儲能電站還可以根據(jù)牽引網(wǎng)的電壓對牽引網(wǎng)進(jìn)行放電，從而避免牽引網(wǎng)的電壓過低，維持牽引網(wǎng)的正常工作。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，在列車進(jìn)行制動時(shí)先將制動電能反饋至牽引網(wǎng)，此時(shí)如果牽引網(wǎng)上的列車比較多，則會將反饋的制動電能均勻到其他列車，因此牽引網(wǎng)的電壓不會升高很多。反之如果此時(shí)牽引網(wǎng)上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車較多，則牽引網(wǎng)的電壓就會升高，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，優(yōu)先使用車載電池進(jìn)行吸收，如果在車載電池吸收之后牽引網(wǎng)的電壓繼續(xù)升高，則再使用儲能電站進(jìn)行吸收。由于車載電池就安裝在列車之上，因此優(yōu)先采用電池進(jìn)行吸收，避免出現(xiàn)制動電能過大，無法被快速吸收或消耗，從而導(dǎo)致牽引網(wǎng)的電器被燒毀的問題。本實(shí)用新型實(shí)施例通過列車上的電池和儲能電站對制動電能進(jìn)行吸收，從而實(shí)現(xiàn)了制動電能的回收和再利用，減少了能源浪費(fèi)，降低牽引網(wǎng)的負(fù)載。并且，本實(shí)用新型還可以有效監(jiān)控牽引網(wǎng)的電壓，保護(hù)系統(tǒng)零部件，提高系統(tǒng)安全性。同時(shí)，本實(shí)用新型實(shí)施例還可以降低車載電池吸收制動電能的壓力，避免車載電池吸收能力有限導(dǎo)致的能源浪費(fèi)的問題。

圖12是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的列車的方框示意圖。如圖12所示，該列車2包括：電制動器201、電池202、配電器203、雙向DC/DC變換器204和第一控制器205。

其中，配電器203與牽引電網(wǎng)1和電制動器201相連，配電器203和電制動器201之間具有節(jié)點(diǎn)；雙向DC/DC變換器204的一端與電池202相連，雙向DC/DC變換器204的另一端與配電器203和電制動器201之間的節(jié)點(diǎn)相連。第一控制器205與配電器203和雙向DC/DC變換器204相連，第一控制器205用于在列車2制動時(shí)控制配電器203和雙向DC/DC變換器204將制動電能回饋至牽引網(wǎng)1，例如將配電器203開啟，并將雙向DC/DC變換器204關(guān)閉，從而將制動電能直接回饋至牽引網(wǎng)1。以及，第一控制器205根據(jù)牽引網(wǎng)1的電壓控制雙向DC/DC變換器204開啟，并控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入充電模式，以使電池202對列車的制動電能進(jìn)行吸收。

具體來說，在列車2進(jìn)行制動時(shí)，牽引電機(jī)從電動機(jī)工況轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)工況，電制動器201產(chǎn)生制動電能并將制動電能反饋至牽引網(wǎng)。當(dāng)牽引網(wǎng)1上的列車數(shù)量較少即牽引網(wǎng)1上的負(fù)載較小，或者牽引網(wǎng)1上制動的列車較多時(shí)，反饋到牽引網(wǎng)1上的制動電能會超過牽引網(wǎng)1上的列車運(yùn)行所需的電能，從而引起牽引網(wǎng)的電壓U的升高。此時(shí)，第一控制器205實(shí)時(shí)監(jiān)測牽引網(wǎng)的電壓U，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U升高時(shí)，控制電池202吸收制動電能。同樣地，當(dāng)牽引網(wǎng)1上的列車數(shù)量較多，即牽引網(wǎng)1上的負(fù)載較大時(shí)，牽引網(wǎng)1的電壓U會降低，第一控制器205控制電池202進(jìn)行放電以提高牽引網(wǎng)1的電壓。

需要說明的是，列車2的電池202可以為列車的照明、空調(diào)、多媒體進(jìn)行供電。這樣，通過電池202可以將制動電能進(jìn)行回收和再利用，同時(shí)可以降低變電站的負(fù)荷，節(jié)約了能源。

還需要說明的是，電池202設(shè)置在列車2上，可以快速吸收列車產(chǎn)生的制動電能。因此，在本實(shí)用新型的實(shí)施例中優(yōu)先選擇電池202吸收制動電能，以實(shí)現(xiàn)制動電能的快速吸收，從而防止未被吸收或者消耗的制動電能引起牽引網(wǎng)的電壓U升高，保護(hù)了系統(tǒng)的零部件，避免牽引網(wǎng)1上的電器損壞，提高了系統(tǒng)的安全性。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U大于第一預(yù)設(shè)閾值U1，例如845V時(shí)，第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入充電模式以使電池202吸收制動電能。此時(shí)，第一控制器205控制雙向DC/DC進(jìn)入充電模式，以將高壓側(cè)的直流電變換為與電池202的電壓匹配的直流電，以對電池202進(jìn)行充電即通過電池202吸收制動電能。

應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)?shù)谝豢刂破?05控制雙向DC/DC進(jìn)入放電模式時(shí)，雙向DC/DC變換器204用于將電池202提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榕c牽引網(wǎng)1的電壓匹配的直流電，以控制電池202進(jìn)行放電即將電池202中儲存的制動電能反饋至牽引網(wǎng)1。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，在電池202開始吸收制動電能之后，牽引網(wǎng)1的電壓會下降，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U小于第二預(yù)設(shè)閾值U2，例如830V時(shí)，第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉以使電池202停止吸收制動電能，其中，第二預(yù)設(shè)閾值U2小于第一預(yù)設(shè)閾值U1。

具體來說，在列車2進(jìn)行制動時(shí)，制動電能反饋至牽引網(wǎng)1，第一控制器205實(shí)時(shí)監(jiān)測牽引網(wǎng)的電壓U，如果牽引網(wǎng)的電壓U大于第一預(yù)設(shè)閾值U1，例如845V，說明此時(shí)反饋到牽引網(wǎng)1上的制動電能過剩，則第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204工作在充電模式以將制動電能為電池202充電。此時(shí)，列車2產(chǎn)生的制動電能通過配電器203反饋給牽引網(wǎng)1，同時(shí)通過雙向DC/DC變換器204對電池202進(jìn)行充電即通過電池202吸收部分制動電能。之后如果牽引網(wǎng)的電壓U小于第二預(yù)設(shè)閾值U2例如830V，說明此時(shí)反饋到牽引網(wǎng)1上的制動電能與牽引網(wǎng)1上的負(fù)載要求基本達(dá)到了平衡，則第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉。此時(shí)，控制電池202停止吸收制動電能，列車2產(chǎn)生的制動電能通過配電器203反饋至牽引網(wǎng)1。

本實(shí)用新型實(shí)施例優(yōu)先選擇列車2的電池202吸收制動電能，以實(shí)現(xiàn)制動電能的快速吸收，從而，防止未消耗掉的制動電能引起牽引網(wǎng)的電壓U升高，避免牽引網(wǎng)1上的器件損壞。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖13所示，列車2還包括：電量檢測器206，其中，電量檢測器206與第一控制器205相連，電量檢測器206用于檢測電池202的電量，其中，當(dāng)電池202吸收制動電能時(shí)，如果電池202的電量Q大于第一電量閾值Q1，例如80％，則第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉以使電池停止吸收制動電能。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，電池202的充電功率和放電功率受到限制，電池202在吸收制動電能后電量會增加，如果電池202的電量過大，會影響電池202的使用壽命，因此，當(dāng)電量Q大于第一電量閾值Q1時(shí)，控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉，以控制電池202停止吸收制動電能。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)電池202向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電時(shí)，如果電池202的電量Q小于第二電量閾值Q2，例如50％，則第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉以使電池202停止放電。

具體來說，電池202的充電功率和放電功率受到限制，在第一控制器205控制電池202進(jìn)行充放電時(shí)，通過電量檢測器206實(shí)時(shí)檢測電池202的電量SOC(State of Charge，荷電狀態(tài))，并根據(jù)電池202的電量Q判斷是否允許電池202進(jìn)行充放電。

具體地，在電池202吸收制動電能時(shí)，第一控制器205判斷電池202的電量Q是否大于第一電量閾值Q1例如80％，如果電池202的電量Q大于80％，則將電池202的充電功率限制為0，此時(shí)，第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉，以控制電池202停止吸收制動電能；如果電池202的電量小于等于80％，則雙向DC/DC變換器204保持開啟，并控制雙向DC/DC變換器204工作在充電模式，以控制電池202繼續(xù)吸收制動電能。

進(jìn)一步地，在電池202向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電時(shí)，第一控制器205判斷電池202的電量Q是否小于第二電量閾值Q2例如50％，如果電池202的電量Q低于50％，則將電池202的放電功率限制為0，此時(shí)，第一控制器205控制雙向DC/DC變換器204關(guān)閉以控制電池202停止放電。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖14所示，列車2還包括：機(jī)械制動器207，其中，機(jī)械制動器207用于對列車2進(jìn)行機(jī)械制動。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，在電池202吸收制動電能之后，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U大于第三預(yù)設(shè)閾值U3時(shí)，第一控制器205控制機(jī)械制動器207啟動配合電制動器201對列車2進(jìn)行制動，其中，第三預(yù)設(shè)閾值U3大于第一預(yù)設(shè)閾值U1。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，如果牽引網(wǎng)1上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車較多，則在電池202吸收制動電能之后，牽引網(wǎng)1的電壓U會繼續(xù)增加，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓大于第三預(yù)設(shè)閾值U3時(shí)，控制機(jī)械制動器207啟動，以對列車2進(jìn)行輔助制動。

具體來說，在電池202吸收制動電能之后，第一控制器205實(shí)時(shí)監(jiān)測牽引網(wǎng)的電壓U，如果牽引網(wǎng)的電壓U大于第三預(yù)設(shè)閾值U3，則第一控制器205控制機(jī)械制動器207啟動，這樣，在對列車2進(jìn)行電制動時(shí)，同時(shí)通過機(jī)械制動對列車2進(jìn)行輔助制動，以降低列車2產(chǎn)生的制動電能，從而避免牽引網(wǎng)的電壓U超過最大額定電壓，并且可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)快速停車。

需要說明的是，當(dāng)列車2的行駛速度低于5Km/h或者需要進(jìn)站停車時(shí)，同樣可以控制機(jī)械制動器207開啟以對列車2進(jìn)行制動。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖15所示，列車2還包括：接觸器檢測器208，其中，接觸器檢測器208與第一控制器205相連，接觸器檢測器208用于檢測列車2的接觸器是否斷開，其中，第一控制器205還用于在接觸器斷開之后，控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入放電模式以使電池202為列車2供電，并控制列車2限功率運(yùn)行。

具體來說，當(dāng)接觸器檢測器208檢測到接觸器斷開時(shí)，說明列車2處于供電異常狀態(tài)例如牽引網(wǎng)1故障斷電，第一控制器205判斷列車2進(jìn)入應(yīng)急驅(qū)動模式，并發(fā)出應(yīng)急牽引信號，以控制雙向DC/DC變換器204開啟，并控制雙向DC/DC變換器204進(jìn)入放電模式，此時(shí)，電池202為列車2進(jìn)行供電。同時(shí)，第一控制器205控制電池202的放電功率小于等于預(yù)設(shè)功率閾值例如70KW，以使列車2運(yùn)行在限功率狀態(tài)。

由此，通過電池202實(shí)現(xiàn)了列車的應(yīng)急驅(qū)動，避免了列車半路拋錨引起的調(diào)度困難的問題，同時(shí)避免故障列車占用運(yùn)行線路。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，列車2可為跨座式單軌列車。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖16所示，列車2還包括：轉(zhuǎn)向架20和車體30，其中，轉(zhuǎn)向架20適于跨座在軌道梁上；車體30與轉(zhuǎn)向架20相連且由轉(zhuǎn)向架20牽引沿軌道梁行駛。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖16所示，轉(zhuǎn)向架20包括：轉(zhuǎn)向架構(gòu)架21、走行輪22、動力裝置23和水平輪24，其中，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架21適于跨座在軌道梁上且與車體30相連；走行輪22可樞轉(zhuǎn)地安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架21上且配合在軌道梁的上表面上；動力裝置23安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架21上且與走行輪22傳動連接；水平輪24可樞轉(zhuǎn)地安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架21上且配合在軌道梁的側(cè)表面上。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，如圖16所示，轉(zhuǎn)向架20還包括:牽引裝置25和支撐懸掛裝置26，其中，牽引裝置25安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架21上且與車體30相連；支撐懸掛裝置26安裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架21上且與車體30相連。

綜上，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提出的列車，在制動時(shí)，通過第一控制器控制配電器和雙向DC/DC變換器將制動電能回饋至牽引網(wǎng)，并根據(jù)牽引網(wǎng)的電壓控制雙向DC/DC變換器通過電池對列車的制動電能進(jìn)行吸收。在本實(shí)用新型中，在列車進(jìn)行制動時(shí)先將制動電能反饋至牽引網(wǎng)，此時(shí)如果牽引網(wǎng)上的列車比較多，則會將反饋的制動電能均勻到其他列車，因此牽引網(wǎng)的電壓不會升高很多。反之如果此時(shí)牽引網(wǎng)上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車較多，則牽引網(wǎng)的電壓就會升高，在本實(shí)用新型中，優(yōu)先使用車載電池進(jìn)行吸收以避免出現(xiàn)制動電能過大，無法被快速吸收或消耗，從而導(dǎo)致牽引網(wǎng)的電器被燒毀的問題。本實(shí)用新型通過列車上的電池對制動電能進(jìn)行吸收，從而實(shí)現(xiàn)了制動電能的回收和再利用，減少了能源浪費(fèi)，降低牽引網(wǎng)的負(fù)載。并且，本實(shí)用新型還可以有效監(jiān)控牽引網(wǎng)的電壓，保護(hù)系統(tǒng)的零部件，提高了系統(tǒng)的安全性。

圖17是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的儲能電站的方框示意圖。如圖17所示，儲能電站3與列車的牽引網(wǎng)1相連，儲能電站3包括第二控制器301，其中，第二控制器301用于根據(jù)牽引網(wǎng)1的電壓U控制儲能電站3進(jìn)行充電或放電。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，儲能電站3還包括至少一個(gè)儲能電池及對應(yīng)的雙向DC/DC變換器。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U大于第四預(yù)設(shè)閾值U4，例如855V時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3進(jìn)行充電。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，當(dāng)列車的電池開始吸收制動電能時(shí)，此時(shí)由于牽引網(wǎng)1上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車較多，因此牽引網(wǎng)1的電壓還會持續(xù)增加。當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U大于第四預(yù)設(shè)閾值U4時(shí)，控制儲能電站3從牽引網(wǎng)1吸收電能進(jìn)行充電，從而避免牽引網(wǎng)的電壓超過最大額定電壓。

同樣地，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U小于第五預(yù)設(shè)閾值U5，例如810V時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3進(jìn)行放電，其中，第五預(yù)設(shè)閾值U5小于第四預(yù)設(shè)閾值U4。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，如果牽引網(wǎng)1上的列車較多就會導(dǎo)致牽引網(wǎng)的電壓下降，此時(shí)為了避免牽引網(wǎng)的電壓低于最低額定電壓，需要控制儲能電站3向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電。在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，牽引網(wǎng)1上存在多個(gè)儲能電站3，優(yōu)先選擇電量高的儲能電站3向牽引網(wǎng)放電，例如電量高的儲能電站3放電的功率大，電量低的儲能電站3放電的功率略小，從而達(dá)到儲能電站3之間的電量平衡。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，在儲能電站3向牽引網(wǎng)1放電之后，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U大于第六預(yù)設(shè)閾值U6時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3停止放電，其中，第六預(yù)設(shè)閾值U6大于第五預(yù)設(shè)閾值U5。

具體來說，如果牽引網(wǎng)1上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車較多，則在列車的電池開始吸收制動電能之后，牽引網(wǎng)1的電壓繼續(xù)增加，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U大于第四預(yù)設(shè)閾值U4，例如855V時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3從牽引網(wǎng)1吸收制動電能進(jìn)行充電，以減輕電池吸收制動電能的壓力，從而避免牽引網(wǎng)1的電壓U超過牽引網(wǎng)1的最大額定電壓Un。如果牽引網(wǎng)1上的列車較多就會導(dǎo)致牽引網(wǎng)的電壓下降，當(dāng)牽引網(wǎng)1的電壓U小于第五預(yù)設(shè)閾值U5，例如810V時(shí)，第二控制器301控制儲能電站3向牽引網(wǎng)1進(jìn)行放電。

進(jìn)一步地，在儲能電站3向牽引網(wǎng)1放電之后，牽引網(wǎng)的電壓U回升，第二控制器301繼續(xù)監(jiān)測牽引網(wǎng)的電壓U，當(dāng)牽引網(wǎng)的電壓U大于第六預(yù)設(shè)閾值U6，例如830V時(shí)，說明此時(shí)反饋到牽引網(wǎng)1上的制動電能與牽引網(wǎng)1上的負(fù)載基本達(dá)到了平衡，則第二控制器301控制儲能電站3停止放電。

由此，本實(shí)用新型實(shí)施例通過控制儲能電站吸收制動電能，實(shí)現(xiàn)了制動電能的回收和再利用，減少了能源浪費(fèi)，降低牽引網(wǎng)的負(fù)載。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，儲能電站3可為多個(gè)，多個(gè)儲能電站3按照預(yù)設(shè)距離間隔設(shè)置。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，儲能電站3可以設(shè)置在車站之中，以將吸收的制動電能為車站進(jìn)行供電，例如為車站的空調(diào)、多媒體、燈光等進(jìn)行供電。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，可每3-6公里內(nèi)設(shè)置兩個(gè)儲能電站3，儲能電站3的功率可為0.5-2MW。其中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)列車的具體運(yùn)營環(huán)境，選擇合適的儲能電站3的數(shù)量及功率。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，如圖18所示，儲能電站3包括至少一個(gè)160KW-80KWh模塊，其中，160KW-80KWh模塊的正極相連，并通過正極柜與牽引網(wǎng)1的正極相連，160KW-80KWh模塊的負(fù)極相連，并通過負(fù)極柜與牽引網(wǎng)1的負(fù)極相連。

綜上，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例提出的儲能電站，第二控制器根據(jù)牽引網(wǎng)的電壓控制儲能電站進(jìn)行充放電。在本實(shí)用新型中，在列車進(jìn)行制動時(shí)先將制動電能反饋至牽引網(wǎng)，此時(shí)如果牽引網(wǎng)上的列車較少，或者此時(shí)制動的列車較多時(shí)，則牽引網(wǎng)的電壓就會升高，在牽引網(wǎng)的電壓較高時(shí)，儲能電站的第二控制器控制儲能電站吸收制動電能。在本實(shí)用新型中，如果牽引網(wǎng)上的列車較多，則牽引網(wǎng)的電壓會下降，在牽引網(wǎng)的電壓較低時(shí)，儲能電站的第二控制器控制儲能電站向牽引網(wǎng)進(jìn)行放電，以提高牽引網(wǎng)的電壓。本實(shí)用新型通過儲能電站對制動電能進(jìn)行回收，從而實(shí)現(xiàn)了制動電能的回收和再利用，節(jié)約了能源，降低了牽引網(wǎng)的負(fù)荷。并且，本實(shí)用新型還可以降低車載電池吸收制動電能的壓力，避免車載電池吸收能力有限導(dǎo)致的能源浪費(fèi)的問題。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。