列车的制动回收系统和方法及列车 |
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| 申请号 | CN201610839860.3 | 申请日 | 2016-09-21 | 公开(公告)号 | CN106809023A | 公开(公告)日 | 2017-06-09 |
| 申请人 | 比亚迪股份有限公司; | 发明人 | 任林; 李道林; 罗文刚; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种列车的 制动 回收系统和方法及列车，该系统包括：牵引网、列车和储能电站，其中，储能电站与牵引网相连，储能电站包括第二 控制器 ，第二控制器根据牵引网的 电压 控制储能电站进行充电或放电，列车包括： 电制动 器； 电池 ；配电器，其和电制动器相连，两者之间具有 节点 ；双向DC/DC变换器，其一端与电池相连，其另一端与节点相连；第一控制器，其用于在列车制动时控制配电器和双向DC/DC变换器将制动 电能 回馈至牵引网，并根据牵引网的电压控制双向DC/DC变换器通过电池对列车的制动电能进行吸收。本发明通过监测牵引网的电压控制电池和储能电站的充放电，实现了制动电能的回收和再利用，有效地节约了 能源 ，且有效地控制牵引网的电压，提高了安全性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种列车的制动回收系统，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 列车的制动回收系统和方法及列车技术领域[0001] 本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种列车的制动回收系统、一种具有该系统的列车和一种列车的制动回收方法。 背景技术[0002] 随着城市规模的不断扩大，交通日益拥堵，轨道列车，例如轻轨、地铁等已成为目前很多城市的主要交通方式。列车在制动的过程中会产生大量的制动电能，随着绿色环保 的理念不断加深，对列车制动电能进行回收并再利用的问题已非常迫切。目前已有相关技 术公开，在列车之中设置电池对制动电能进行回收，并为列车供电。然而列车制动时产生的 制动电能非常大，如果要通过车载电池进行吸收，则需要在列车上安装大量的电池，不仅严 重增加列车的重量，影响列车运行的能耗，并且还会增加不必要的成本。 [0003] 因此，相关技术需要进行改进。 发明内容[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种列车的制动回收系统，该系统可以实现制动电能的回收和再利用。 [0005] 本发明的另一个目的在于提出一种列车。本发明的又一个目的在于提出一种列车的制动回收方法。 [0006] 为达到上述目的，本发明一方面实施例提出的一种列车的制动回收系统，包括：牵引网、列车和储能电站，其中，所述列车包括：电制动器；电池；配电器，所述配电器和所述电 制动器相连，所述配电器和所述电制动器之间具有节点；双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC 变换器的一端与所述电池相连，所述双向DC/DC变换器的另一端与所述节点相连；第一控制 器，所述第一控制器与所述配电器和所述双向DC/DC变换器相连，所述第一控制器用于在所 述列车制动时控制所述配电器和所述双向DC/DC变换器将制动电能回馈至所述牵引网，以 及根据所述牵引网的电压控制所述双向DC/DC变换器通过所述电池对所述列车的制动电能 进行吸收；所述储能电站与所述牵引网相连，所述储能电站包括第二控制器，所述第二控制 器用于根据所述牵引网的电压控制所述储能电站进行充电或放电。 [0007] 根据本发明实施例提出的列车的制动回收系统，第一控制器在列车制动时控制配电器和双向DC/DC变换器将制动电能反馈至牵引网，并根据牵引网的电压控制双向DC/DC变 换器通过电池对列车的制动电能进行吸收，当牵引网的电压继续升高时，再利用储能电站 进行吸收。此外，储能电站还可以根据牵引网的电压对牵引网进行放电，从而避免牵引网的 电压过低，维持牵引网的正常工作。在本发明实施例中，在列车进行制动时先将制动电能反 馈至牵引网，此时如果牵引网上的列车比较多，则会将反馈的制动电能均匀到其他列车，因 此牵引网的电压不会升高很多。反之如果此时牵引网上的列车较少，或者此时制动的列车 较多，则牵引网的电压就会升高，在本发明实施例中，优先使用车载电池进行吸收，如果在 车载电池吸收之后牵引网的电压继续升高，则再使用储能电站进行吸收。由于车载电池就 安装在列车之上，因此优先采用电池进行吸收，避免出现制动电能过大，无法被快速吸收或 消耗，从而导致牵引网的电器被烧毁的问题。本发明实施例通过列车上的电池和储能电站 对制动电能进行吸收，从而实现了制动电能的回收和再利用，减少了能源浪费，降低牵引网 的负载。并且，本发明实施例还可以有效监控牵引网的电压，保护系统零部件，提高系统安 全性。 [0008] 根据本发明的一个实施例，所述第一控制器用于在所述牵引网的电压大于第一预设阈值时，控制所述双向DC/DC变换器进入充电模式以使所述电池吸收所述制动电能。 [0009] 根据本发明的一个实施例，所述第一控制器用于在所述牵引网的电压小于第二预设阈值时，控制所述双向DC/DC变换器关闭以使所述电池停止吸收所述制动电能，其中，所 述第二预设阈值小于第一预设阈值。 [0010] 根据本发明的一个实施例，所述列车还包括：电量检测器，所述电量检测器与所述第一控制器相连，所述电量检测器用于检测所述电池的电量，其中，当所述电池吸收所述制 动电能时，所述第一控制器还用于在所述电池的电量大于第一电量阈值时，控制所述双向 DC/DC变换器关闭以使所述电池停止吸收所述制动电能。 [0011] 根据本发明的一个实施例，所述列车还包括：机械制动器，用于对列车进行机械制动。 [0012] 根据本发明的一个实施例，在所述电池吸收所述制动电能之后，所述第一控制器还用于所述牵引网的电压大于第三预设阈值时，控制所述机械制动器启动配合所述电制动 器对所述列车进行制动，其中，所述第三预设阈值大于所述第一预设阈值。 [0013] 根据本发明的一个实施例，所述第二控制器用于在所述牵引网的电压大于第四预设阈值时，控制所述储能电站进行充电。 [0014] 根据本发明的一个实施例，所述第二控制器还用于在所述牵引网的电压小于第五预设阈值时，控制所述储能电站进行放电，其中，所述第五预设阈值小于所述第四预设阈 值。 [0015] 根据本发明的一个实施例，在所述储能电站向所述牵引网放电之后，所述第二控制器还用于在所述牵引网的电压大于第六预设阈值时，控制所述储能电站停止放电，其中， 所述第六预设阈值大于所述第五预设阈值。 [0016] 根据本发明的一个实施例，当所述牵引网的电压小于第七预设阈值时，所述第二控制器控制所述储能电站向所述牵引网进行放电，同时，所述第一控制器控制所述双向DC/ DC变换器进入放电模式以使所述列车的电池向所述牵引网进行放电，其中，所述第七预设 阈值小于所述第五预设阈值。 [0017] 根据本发明的一个实施例，当所述电池向所述牵引网进行放电时，所述第一控制器还用于在所述电池的电量小于第二电量阈值时，控制所述双向DC/DC变换器关闭以使所 述电池停止放电。 [0018] 根据本发明的一个实施例，所述列车还包括：接触器检测器，所述接触器检测器与所述第一控制器相连，所述接触器检测器用于检测所述列车的接触器是否断开，其中，所述 第一控制器还用于在所述接触器断开之后，控制所述配电器关闭，并控制所述双向DC/DC变 换器进入放电模式以使所述电池为所述列车供电，并控制所述列车限功率运行。 [0019] 根据本发明的一个实施例，所述储能电站可为多个，所述多个储能电站按照预设距离间隔设置。 [0020] 根据本发明的一个实施例，每3-6公里内设置两个所述储能电站，所述储能电站的功率可为0.5-2MW。 [0021] 为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出的一种列车，包括：电制动器；电池；配电器，所述配电器和所述电制动器相连，所述配电器和所述电制动器之间具有节点；双向 DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器的一端与所述电池相连，所述双向DC/DC变换器的另一 端与所述节点相连；第一控制器，所述第一控制器与所述配电器和所述双向DC/DC变换器相 连，所述第一控制器用于在所述列车制动时控制所述配电器和所述双向DC/DC变换器将制 动电能回馈至所述牵引网，以及根据所述牵引网的电压控制所述双向DC/DC变换器通过所 述电池对所述列车的制动电能进行吸收。 [0022] 根据本发明实施例提出的列车，在制动时，通过第一控制器控制双向DC/DC变换器将制动电能回馈至牵引网，并根据牵引网的电压控制双向DC/DC变换器通过电池对列车的 制动电能进行吸收。在本发明实施例中，在列车进行制动时先将制动电能反馈至牵引网，此 时如果牵引网上的列车比较多，则会将反馈的制动电能均匀到其他列车，因此牵引网的电 压不会升高很多。反之如果此时牵引网上的列车较少，或者此时制动的列车较多，则牵引网 的电压就会升高，在本发明实施例中，优先使用车载电池进行吸收以避免出现制动电能过 大，无法被快速吸收或消耗，从而导致牵引网的电器被烧毁的问题。本发明实施例通过列车 上的电池对制动电能进行吸收，从而实现了制动电能的回收和再利用，减少了能源浪费，降 低牵引网的负载。并且，本发明实施例还可以有效监控牵引网的电压，保护系统零部件，提 高系统安全性。 [0023] 根据本发明的一个实施例，所述第一控制器用于在所述牵引网的电压大于第一预设阈值时，控制所述双向DC/DC变换器进入充电模式以使所述电池吸收所述制动电能。 [0024] 根据本发明的一个实施例，所述第一控制器用于在所述牵引网的电压小于第二预设阈值时，控制所述双向DC/DC变换器关闭以使所述电池停止吸收所述制动电能，其中，所 述第二预设阈值小于第一预设阈值。 [0025] 根据本发明的一个实施例，所述列车还包括：电量检测器，所述电量检测器与所述第一控制器相连，所述电量检测器用于检测所述电池的电量，其中，当所述电池吸收所述制 动电能时，所述第一控制器还用于在所述电池的电量大于第一电量阈值时，控制所述双向 DC/DC变换器关闭以使所述电池停止吸收所述制动电能。 [0026] 根据本发明的一个实施例，所述列车还包括：机械制动器，其用于对列车进行机械制动。 [0027] 根据本发明的一个实施例，在所述电池吸收所述制动电能之后，所述第一控制器还用于在所述牵引网的电压大于第三预设阈值时，控制所述机械制动器启动配合所述电制 动器对所述列车进行制动，其中，所述第三预设阈值大于所述第一预设阈值。 [0028] 根据本发明的一个实施例，当所述电池向所述牵引网进行放电时，所述第一控制器还用于在所述电池的电量小于第二电量阈值时，控制所述双向DC/DC变换器关闭以使所 述电池停止放电。 [0029] 根据本发明的一个实施例，所述列车还包括：接触器检测器，所述接触器检测器与所述第一控制器相连，所述接触器检测器用于检测所述列车的接触器是否断开，其中，所述 第一控制器还用于在所述接触器断开之后，控制所述双向DC/DC变换器进行放电模式以使 所述电池为所述列车供电，并控制所述列车限功率运行。 [0030] 根据本发明的一个实施例，所述列车可为跨座式单轨列车。 [0032] 根据本发明的一个实施例，所述转向架包括：转向架构架，所述转向架构架适于跨座在所述轨道梁上且与所述车体相连；走行轮，所述走行轮可枢转地安装在所述转向架构 架上且配合在所述轨道梁的上表面上；动力装置，所述动力装置安装在所述转向架构架上 且与所述走行轮传动连接；水平轮，所述水平轮可枢转地安装在所述转向架构架上且配合 在所述轨道梁的侧表面上。 [0034] 为达到上述目的，本发明又一方面实施例提出的一种列车的制动回收方法，包括以下步骤：对所述列车进行制动，并根据制动力生成制动电能，并将所述制动电能反馈至牵 引网；检测所述牵引网的电压；根据所述牵引网的电压控制电池对所述列车的制动电能进 行吸收；根据所述牵引网的电压控制储能电站进行充电或放电。 [0035] 根据本发明实施例提出的列车的制动回收方法，首先对列车进行制动，并根据制动力生成制动电能，并将制动电能反馈至牵引网，然后监测牵引网的电压，并根据牵引网的 电压控制电池对列车的制动电能进行吸收，继续监测牵引网的电压，并判断牵引网的电压 是否继续升高，如果判断牵引网的电压继续身高，则控制储能电站吸收制动电能。此外，还 可以根据牵引网的电压控制储能电站进行放电，从而避免牵引网的电压过低，维持牵引网 的正常工作。在本发明实施例中，对列车进行制动后首先将制动电能反馈至牵引网，并判断 牵引网上的列车数量，此时如果牵引网上的列车比较多，则将反馈的制动电能均匀到其他 列车，牵引网的电压不会升高很多。反之，如果牵引网上的列车较少，或者此时制动的列车 较多，则牵引网的电压会快速升高，在本发明的实施例中，优先控制车载电池吸收制动电 能，如果车载电能吸收制动电能之后牵引网的电压继续升高，则控制储能电站吸收制动电 能。由于车载电池安装在列车之上，因此优先控制电池吸收制动电能，避免出现制动电能过 大，无法被快速吸收或消耗，从而导致牵引网的电器被烧毁的问题。本发明实施例通过控制 列车上的电池和储能电站吸收制动电能，从而实现了制动电能的回收和再利用，减少了能 源浪费，降低牵引网的负载。并且，本发明实施例还可以有效监控牵引网的电压，保护系统 零部件，提高了系统安全性。 [0036] 根据本发明的一个实施例，所述根据所述牵引网的电压控制电池对所述列车的制动电能进行吸收具体包括：判断所述牵引网的电压是否大于第一预设阈值；如果所述牵引 网的电压大于第一预设阈值，则控制所述电池吸收所述制动电能。 [0037] 根据本发明的一个实施例，所述列车的制动回收方法还包括：判断所述牵引网的电压是否小于第二预设阈值；如果所述牵引网的电压小于第二预设阈值，则控制所述电池 停止吸收所述制动电能，其中，所述第二预设阈值小于第一预设阈值。 [0038] 根据本发明的一个实施例，所述控制所述电池吸收所述制动电能还包括以下步骤：检测所述电池的电量，并判断所述电池的电量是否大于第一电量阈值；如果所述电池的 电量大于第一电量阈值，则控制所述电池停止吸收所述制动电能。 [0039] 根据本发明的一个实施例，所述列车的制动回收方法还包括：判断所述牵引网的电压是否大于第三预设阈值；如果所述牵引网的电压大于第三预设阈值，则控制列车进行 机械制动配合实施电制动对所述列车进行制动，其中，所述第三预设阈值大于所述第一预 设阈值。 [0040] 根据本发明的一个实施例，所述根据所述牵引网的电压控制储能电站进行充电或放电具体包括以下步骤：判断所述牵引网的电压是否大于第四预设阈值；如果所述牵引网 的电压大于第四预设阈值，则控制所述储能电站进行充电。 [0041] 根据本发明的一个实施例，所述列车的制动回收方法还包括：判断所述牵引网的电压是否小于第五预设阈值；如果所述牵引网的电压小于第五预设阈值，则控制所述储能 电站进行放电，其中，所述第五预设阈值小于所述第四预设阈值。 [0042] 根据本发明的一个实施例，所述列车的制动回收方法还包括：判断所述牵引网的电压是否大于第六预设阈值；如果所述牵引网的电压大于第六预设阈值，则控制所述储能 电站停止放电，其中，所述第六预设阈值大于所述第五预设阈值。 [0043] 根据本发明的一个实施例，所述列车的制动回收方法还包括：判断所述牵引网的电压是否小于第七预设阈值；如果所述牵引网的电压小于第七预设阈值，则控制所述储能 电站向所述牵引网进行放电，同时，控制所述电池向所述牵引网进行放电，其中，所述第七 预设阈值小于所述第五预设阈值。 [0044] 根据本发明的一个实施例，所述控制所述电池向所述牵引网进行放电还包括以下步骤：检测所述电池的电量，并判断所述电池的电量是否小于第二电量阈值；如果所述电池 的电量小于第二电量阈值，则控制所述电池停止放电。 [0046] 图1为根据本发明实施例的列车的制动回收系统的方框示意图； [0047] 图2为根据本发明一个实施例的列车的制动回收系统的方框示意图； [0048] 图3为根据本发明一个实施例的列车的制动回收系统的电路原理图，其中，牵引网的电压U大于第一预设阈值U1； [0049] 图4为根据本发明一个实施例的列车的制动回收系统的电路原理图，其中，牵引网的电压U小于第二预设阈值U2； [0050] 图5为根据本发明一个实施例的列车的制动回收系统的电路原理图，其中，牵引网的电压U大于第四预设阈值U4； [0051] 图6为根据本发明一个实施例的列车的制动回收系统的电路原理图，其中，牵引网的电压U小于第五预设阈值U5； [0052] 图7为根据本发明一个实施例的列车的制动回收系统的电路原理图，其中，牵引网的电压U小于第七预设阈值U7； [0053] 图8为根据本发明一个具体实施例的列车的制动回收系统的方框示意图； [0054] 图9为根据本发明另一个具体实施例的列车的制动回收系统的方框示意图； [0055] 图10为根据本发明又一个具体实施例的列车的制动回收系统的方框示意图； [0056] 图11为根据本发明一个具体实施例的列车的制动回收系统的工作原理示意图； [0057] 图12为根据本发明实施例的列车的方框示意图； [0058] 图13为根据本发明一个具体实施例的列车的方框示意图； [0059] 图14为根据本发明另一个具体实施例的列车的方框示意图； [0060] 图15为根据本发明又一个具体实施例的列车的方框示意图； [0061] 图16为根据本发明一个具体实施例的列车的结构示意图； [0062] 图17为根据本发明实施例的列车的制动回收方法的流程图； [0063] 图18为根据本发明一个实施例的列车的制动回收方法的流程图； [0064] 图19为根据本发明另一个实施例的列车的制动回收方法的流程图； [0065] 图20为根据本发明一个实施例的列车的电池的充放电功率限制方法的流程图； [0066] 图21为根据本发明一个具体实施例的列车的制动回收方法的流程图；以及 [0067] 图22为根据本发明另一个具体实施例的列车的制动回收方法的流程图。 [0068] 附图标记： [0069] 牵引网1、列车2和储能电站3； [0070] 电制动器201、电池202、配电器203、双向DC/DC变换器204和第一控制器205； [0071] 电量检测器206、机械制动器207和接触器检测器208； [0072] 转向架20和车体30； [0073] 转向架构架21、走行轮22、动力装置23和水平轮24； [0074] 牵引装置25和支撑悬挂装置26。 具体实施方式[0075] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 [0076] 下面参考附图来描述本发明实施例提出的列车的制动回收系统和方法及列车。 [0077] 如图1所示，为根据本发明实施例的列车的制动回收系统的方框示意图。如图1所示，该列车的制动回收系统包括：牵引网1、连接在牵引网1上的多个列车2，以及设置在牵引 网1上的多个储能电站3。其中，牵引网1向多个列车2提供直流电，列车2通过取电装置从牵 引网之中取电。在本发明的一个实施例中，列车2为跨座式单轨列车。在本发明的实施例中 可以通过列车2的电池和/或储能电站3对列车2产生的制动电能进行回收。对于列车2而言， 不仅可以吸收自身产生的制动电能，也可以吸收其他列车2产生的制动电能。由于列车2在 向牵引网1反馈制动电能时，牵引网1的电压会升高，因此列车2和储能电站3可以对牵引网1 的电压进行监控。当牵引网1的电压升高时，可通过列车2的电池或者储能电站3进行吸收， 从而防止牵引网1的电压超过最大额定电压，而出现故障。具体的吸收过程，将在以下的实 施例中进行详细介绍。在本发明的实施例中，列车2的电池吸收的制动电能可以用于列车2 的照明、空调、多媒体的用电。在本发明的其他实施例中，列车2的电池吸收的制动电能还可 以用于列车2的应急驱动，例如当列车2无法从牵引网1获取电能，如牵引网1出现故障，或 者，没有牵引网1时，列车2可以切换为电池驱动。在本发明的实施例中，储能电站3可以设置 在车站之中，将吸收的制动电能为车站进行供电，例如为车站的空调、多媒体、灯光等进行 供电。在本发明的实施例中，储能电站3按照预设距离间隔设置，例如每3-6公里内设置两个 储能电站3，每个储能电站3的功率为0.5-2MW。当然本领域技术人员可根据列车2的具体运 营环境，选择合适的储能电站3的数量及功率。 [0078] 如图2所示，为根据本发明一个实施例的列车的制动回收系统的方框示意图。为了便于描述，在该实施例中仅示出了一个储能电站。列车2包括：电制动器201、电池202、配电 器203、双向DC/DC变换器204和第一控制器205。 [0079] 其中，如图2所示，配电器203与牵引电网1和电制动器201相连，配电器203和电制动器201之间具有节点；双向DC/DC变换器204的一端与电池202相连，双向DC/DC变换器204 的另一端与配电器203和电制动器201之间的节点相连。第一控制器205用于在列车制动时 控制配电器203和双向DC/DC变换器204将制动电能回馈至牵引网1，例如将配电器203开启， 并将双向DC/DC变换器204关闭，从而将制动电能直接回馈至牵引网1。以及，第一控制器205 与配电器203和双向DC/DC变换器204相连，第一控制器205根据牵引网的电压U控制双向DC/ DC变换器204开启，并控制双向DC/DC变换器204进入充电模式，以使电池202对列车2的制动 电能进行吸收。并且，在本发明的一个实施例中，储能电站3与牵引网1相连，储能电站3包括 第二控制器301，第二控制器301用于根据牵引网的电压U控制储能电站3进行充电或放电。 其中，储能电站3可包括至少一个储能电池及对应的双向DC/DC变换器。在本发明的实施例 中，如图2所示，储能电站3可包括多个160KW-80KWh模块，多个160KW-80KWh模块的正极相 连，并通过正极柜与牵引网1的正极相连，多个160KW-80KWh模块的负极相连，并通过负极柜 与牵引网1的负极相连。 [0080] 具体来说，在列车2进行制动时，牵引电机从电动机工况转变为发电机工况，电制动器201产生制动电能并将制动电能反馈至牵引网。当牵引网1上的列车数量较少即牵引网 1上的负载较小，或者牵引网1上制动的列车较多时，反馈到牵引网1上的制动电能会超过牵 引网1上的列车运行所需的电能，从而引起牵引网的电压U的升高。此时，第一控制器205实 时监测牵引网1的电压U，当牵引网1的电压U升高时，优先通过第一控制器205控制列车2的 电池202吸收制动电能。同时，储能电站3的第二控制器301监测牵引网的电压U，如果在列车 2的电池进行吸收之后牵引网1的电压U继续升高，则第二控制器301控制储能电站3从牵引 网1吸收电能进行充电。同样地，当牵引网1上的列车数量较多，即牵引网1上的负载较大时， 牵引网1的电压U会降低，此时储能电站3的第二控制器301实时监测牵引网1的电压U，当牵 引网1的电压U降低时，优先通过第二控制器301控制储能电站3进行放电以提高牵引网1的 电压。如果牵引网1的电压U继续降低，则第一控制器205也可控制电池202进行放电以提高 牵引网1的电压。 [0081] 需要说明的是，列车2的电池202可以为列车的照明、空调、多媒体进行供电。储能电站3可设置在车站之中，以将回收的制动电能用于为车站的照明、空调、多媒体等进行供 电。这样，通过电池202和储能电站3可以将制动电能进行回收和再利用，同时可以降低变电 站的负荷，节约了能源。 [0082] 还需要说明的是，电池202设置在列车2上，可以快速吸收列车产生的制动电能，由于储能电站3与列车2之间的距离较远，导致储能电站3吸收制动电能滞后。因此，在本发明 的实施例中优先选择电池202吸收制动电能，以实现制动电能的快速吸收，从而防止未被吸 收或者消耗的制动电能引起牵引网的电压U升高，保护了系统的零部件，避免牵引网1上的 电器损坏，提高了系统的安全性。 [0083] 根据本发明的另一个具体实施例，如果牵引网1上只有一列列车2运行即牵引网1上没有其他列车吸收制动电能，且列车2制动产生的制动电能较大，则制动电能主要由储能 电站3吸收，例如首先第一控制器205控制电池202吸收制动电能的30％，然后第二控制器 301控制储能电站3吸收制动电能的70％，以完成制动电能的回收。 [0084] 根据本发明的再一个具体实施例，如果牵引网1上有多列列车2运行，且在储能电站3吸收制动电能之后，牵引网1的电压U仍继续升高，则可以通过牵引网1上的非制动列车 向非制动列车的电池202进行充电。假设牵引网1上未被吸收或消耗的制动电能为Q＇，牵引 网1上有N列列车，则牵引网1上每个列车的电池202吸收的制动电能的平均值为Q＇/N。在本 发明的实施例中，由于列车制动产生的制动电能非常大，例如表1所示，可以看出在AW2和 AW3的工况下会产生大于220KW的制动电能。此时如果利用列车的车载电池吸收这些制动电 能，则会导致列车的车载电池非常大。因此在本发明的实施例中，对于此类情况采用电池和 储能电站结合进行吸收，从而避免列车上设置大量的电池。 [0085] 表1 [0086] [0087] 由此，本发明实施例通过控制列车上的电池和储能电站吸收制动电能，实现了制动电能的回收和再利用，减少了能源浪费，降低牵引网的负载。并且，本发明实施例还可以 有效监控牵引网的电压，保护系统零部件，提高系统安全性。 [0088] 下面参考图3-7来分析本发明实施例的列车的制动回收系统的具体工作原理。 [0089] 根据本发明的一个实施例，如图3所示，第一控制器205监测牵引网的电压U，当牵引网的电压U大于第一预设阈值U1，例如845V时，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204 开启，并控制双向DC/DC变换器204进入充电模式，以使电池202吸收制动电能。此时，电路中 的电能按照图3所示箭头指示的方向流动，其中，列车2产生的制动电能反馈至牵引网1，并 且列车2的电池202吸收制动电能。在本发明的实施例中当第一控制器205控制双向DC/DC变 换器204开启，并控制双向DC/DC变换器204进入充电电模式时，双向DC/DC变换器将高压侧 的直流电变换为与电池202的电压匹配的直流电，以对电池202进行充电即控制电池202吸 收制动电能；当第一控制器205控制双向DC/DC变换器204开启，并控制双向DC/DC变换器204 进入放电模式时，双向DC/DC变换器204用于将电池202提供的直流电转变为与牵引网1的电 压匹配的直流电，以控制电池202进行放电即将电池202中储存的制动电能反馈至牵引网1。 [0090] 根据本发明的一个实施例，如图4所示，在电池202开始吸收制动电能之后，牵引网1的电压会下降，第一控制器205继续监测牵引网的电压U，当牵引网1的电压U小于第二预设 阈值U2，例如830V时，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204关闭以使电池202停止吸收 制动电能，其中，第二预设阈值U2小于第一预设阈值U1。此时，电路中的电能按照图4所示箭 头指示的方向流动，列车2产生的制动电能反馈至牵引网1，且列车2的电池202和储能电站3 均不吸收制动电能。 [0091] 具体来说，如图3和4所示，在列车2进行制动时，制动电能反馈至牵引网1，第一控制器205实时监测牵引网的电压U，如果牵引网的电压U大于第一预设阈值U1，例如845V，说 明此时反馈到牵引网1上的制动电能过剩，则第一控制器205控制双向DC/DC变换器204工作 在充电模式，以将制动电能为电池202充电。此时，列车2产生的制动电能通过配电器203反 馈给牵引网1，同时通过双向DC/DC变换器204对电池202进行充电，即通过电池202吸收部分 制动电能。之后如果牵引网的电压U小于第二预设阈值U2例如830V，说明此时反馈到牵引网 1上的制动电能与牵引网1上的负载要求基本达到了平衡，则第一控制器205控制双向DC/DC 变换器204关闭。此时，控制电池202停止吸收制动电能，列车2产生的制动电能通过配电器 203反馈至牵引网1。 [0092] 本发明实施例优先选择列车2的电池202吸收制动电能，以实现制动电能的快速吸收，从而，防止未消耗掉的制动电能引起牵引网的电压U升高，避免牵引网1上的器件损坏。 [0093] 根据本发明的一个实施例，如图5所示，第二控制器301监测牵引网的电压U，当牵引网1的电压U大于第四预设阈值U4，例如855V时，第二控制器301控制储能电站3进行充电。 此时，电路中的电能按照图5所示箭头指示的方向流动，列车2产生的制动电能反馈至牵引 网1，并且列车2的电池202和储能电站3均吸收制动电能。在本发明的实施例中，当列车2的 电池开始吸收制动电能时，此时由于牵引网1上的列车较少，或者此时制动的列车2较多，因 此牵引网1的电压还会持续增加。当牵引网1的电压U大于第四预设阈值U4时，控制储能电站 3从牵引网1吸收电能进行充电，从而避免牵引网的电压超过最大额定电压。 [0094] 同样地，根据本发明的一个实施例，如图6所示，第二控制器301监测牵引网的电压U，当牵引网的电压U小于第五预设阈值U5，例如810V时，第二控制器301控制储能电站3进行 放电，其中，第五预设阈值U5小于第四预设阈值U4。此时，电路中的电能按照图6所示箭头指 示的方向流动，列车2产生的制动电能反馈至牵引网1，且储能电站3对牵引网1进行放电。在 本发明的实施例中，如果牵引网1上的列车较多就会导致牵引网的电压下降，此时为了避免 牵引网的电压低于最低额定电压，需要控制储能电站3向牵引网1进行放电。在本发明的一 个具体实施例中，牵引网1上存在多个储能电站3，优先选择电量高的储能电站3向牵引网放 电，例如电量高的储能电站3放电的功率大，电量低的储能电站3放电的功率略小，从而达到 储能电站3之间的电量平衡。 [0095] 根据本发明的一个实施例，在储能电站3向牵引网1放电之后，第二控制器301监测牵引网的电压U，当牵引网的电压U大于第六预设阈值U6时，第二控制器301控制储能电站3 停止放电，其中，第六预设阈值U6大于第五预设阈值U5。 [0096] 根据本发明的一个实施例，如图7所示，第二控制器301监测牵引网的电压U，当牵引网的电压U小于第七预设阈值U7时，第二控制器301控制储能电站3向牵引网1进行放电， 同时，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204开启，并控制双向DC/DC变换器204进入放电 模式以使列车2的电池202向牵引网1进行放电，其中，第七预设阈值U7小于第五预设阈值 U5。此时，电路中的电能按照图7所示箭头指示的方向流动，列车2产生的制动电能反馈至牵 引网1，且储能电站3和电池202均对牵引网1进行放电。在本实施例中，如果牵引网1的电压U 太小，则控制储能电站3和列车2的电池均进行放电，从而将牵引网1的电压快速提高。 [0097] 具体来说，如图5所示，如果牵引网1上的列车较少，或者此时制动的列车2较多，则在列车2的电池202开始吸收制动电能之后，牵引网1的电压继续增加，当牵引网的电压U大 于第四预设阈值U4，例如855V时，第二控制器301控制储能电站3从牵引网1吸收制动电能进 行充电，以减轻电池202吸收制动电能的压力，从而避免牵引网1的电压U超过牵引网1的最 大额定电压Un。如图6所示，如果牵引网1上的列车较多就会导致牵引网的电压下降，当牵引 网1的电压U小于第五预设阈值U5，例如810V时，第二控制器301控制储能电站3向牵引网1进 行放电。 [0098] 进一步地，在储能电站3向牵引网1放电之后，牵引网的电压U回升，第二控制器301继续监测牵引网的电压U，当牵引网的电压U大于第六预设阈值U6，例如830V时，说明此时反 馈到牵引网1上的制动电能与牵引网1上的负载基本达到了平衡，则第二控制器301控制储 能电站3停止放电。 [0099] 更进一步地，如图7所示，如果牵引网1上的列车数量较多，在控制储能电站3进行放电之后，牵引网的电压U会继续降低，当牵引网的电压U小于第七预设阈值U7时，第二控制 器301控制储能电站3向牵引网1进行放电，同时，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204 开启，并控制双向DC/DC变换器204进入放电模式，以使列车2的电池202向牵引网1进行放 电，从而将牵引网1的电压快速提高。其中，电池202的放电功率为电池202的最大允许放电 功率和双向DC/DC变换器204的最大允许放电功率中的较小值。 [0100] 根据本发明的一个实施例，储能电站3可为多个，多个储能电站3按照预设距离间隔设置。在本发明的实施例中，储能电站3可以设置在车站之中，以将吸收的制动电能为车 站进行供电，例如为车站的空调、多媒体、灯光等进行供电。 [0101] 根据本发明的一个实施例，可每3-6公里内设置两个储能电站3，储能电站3的功率可为0.5-2MW。其中，本领域技术人员可根据列车2的具体运营环境，选择合适的储能电站3 的数量及功率。 [0102] 根据本发明的一个实施例，如图8所示，列车2还包括：电量检测器206，其中，电量检测器206与第一控制器205相连，电量检测器206用于检测电池202的电量，其中，当电池 202吸收制动电能时，如果电池202的电量Q大于第一电量阈值Q1，例如80％，则第一控制器 205控制双向DC/DC变换器204关闭以使电池202停止吸收制动电能。在本发明的实施例中， 电池202的充电功率和放电功率受到限制，电池202在吸收制动电能后电量会增加，如果电 池202的电量过大，会影响电池202的使用寿命，因此，当电量Q大于第一电量阈值Q1时，控制 双向DC/DC变换器204关闭，以控制电池202停止吸收制动电能。 [0103] 根据本发明的一个实施例，当电池202向牵引网1进行放电时，如果电池202的电量Q小于第二电量阈值Q2，例如50％，则第一控制器205控制双向DC/DC变换器204关闭以使电 池202停止放电。在本发明的实施例中，电池202在放电之后电量会减小，当电量Q小于第二 电量阈值Q2时，控制双向DC/DC变换器204关闭，以控制电池202停止放电。 [0104] 具体来说，电池202的充电功率和放电功率受到限制，在第一控制器205控制电池202进行充放电时，通过电量检测器206实时检测电池202的电量SOC(State of Charge，荷 电状态)，并根据电池202的电量Q判断是否允许电池202进行充放电。 [0105] 具体地，在电池202吸收制动电能时，第一控制器205判断电池202的电量Q是否大于第一电量阈值Q1例如80％，如果电池202的电量Q大于80％，则将电池202的最大允许充电 功率限制为0，此时控制双向DC/DC变换器204关闭，以控制电池202停止吸收制动电能；如果 电池202的电量小于等于80％，则双向DC/DC变换器204保持开启，并控制双向DC/DC变换器 204工作在充电模式，以控制电池202继续吸收制动电能。 [0106] 进一步地，在电池202向牵引网1进行放电时，第一控制器205判断电池202的电量Q是否小于第二电量阈值Q2例如50％，如果电池202的电量Q低于50％，则将电池202的最大允 许放电功率限制为0，此时，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204关闭以控制电池202停 止放电。 [0107] 根据本发明的一个实施例，如图9所示，列车2还包括：机械制动器207，其中，机械制动器207用于对列车2进行机械制动。 [0108] 根据本发明的一个实施例，在电池202吸收制动电能之后，当牵引网的电压U大于第三预设阈值U3时，第一控制器205控制机械制动器207启动配合电制动器201对列车2进行 制动，其中，第三预设阈值U3大于第一预设阈值U1。在本发明的实施例中，如果牵引网1上的 列车较少，或者此时制动的列车较多，则在电池202和储能电站3吸收制动电能之后，牵引网 1的电压U会继续增加，当牵引网1的电压大于第三预设阈值U3时，控制机械制动器207启动， 以对列车2进行辅助制动。 [0109] 具体来说，在电池202和储能电站3吸收制动电能之后，牵引网的电压U会继续增加，第一控制器205实时监测牵引网的电压U，如果牵引网的电压U大于第三预设阈值U3，则 第一控制器205控制机械制动器207启动，这样，在对列车2进行电制动的同时通过机械制动 对列车2进行辅助制动，以降低列车2产生的制动电能，从而避免牵引网的电压U超过最大额 定电压，并且可以实现精准快速停车。 [0110] 需要说明的是，当列车2的行驶速度低于5Km/h或者需要进站停车时，同样可以控制机械制动器207开启以对列车2进行制动。 [0111] 根据本发明的一个实施例，如图10所示，列车2还包括：接触器检测器208，其中，接触器检测器208与第一控制器205相连，接触器检测器208用于检测列车的接触器是否断开， 其中，当检测到接触器断开之后，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204开启，并控制双 向DC/DC变换器204进入放电模式，以使电池202为列车2供电，并控制列车2限功率运行。 [0112] 具体来说，当接触器检测器208检测到接触器断开时，说明列车2处于供电异常状态，第一控制器205判断列车2进入应急驱动模式，并发出应急牵引信号，以控制双向DC/DC 变换器204开启，并控制双向DC/DC变换器204进入放电模式，此时，电池202为列车2进行供 电。同时，第一控制器205控制电池202的放电功率小于等于预设功率阈值例如70KW，以使列 车2运行在限功率状态。 [0113] 由此，通过电池202实现了列车的应急驱动，避免了列车半路抛锚引起的调度困难的问题，同时避免故障列车占用运行线路。 [0114] 如上所述，如图11所示，以牵引网的电压等级为750VDC为例，本发明实施例的制动电能的回收和再利用的策略具体如下： [0115] 一)制动电能的回收 [0116] 根据本发明的一个实施例，在列车制动时，根据牵引网的电压、车载电池202的电量和牵引网1上的列车2的数量来综合进行制动电能的分配，在制动电能反馈到牵引网1之 后，先由列车上的其他车辆进行消耗吸收，过剩的制动电能优先由第一控制器205控制电池 202进行吸收，在车载电池202无法吸收或吸收能力有限时，由第二控制器301控制储能电站 3进行吸收。 [0117] 具体地，如图11所示，对列车2进行制动时，制动电能反馈至牵引网，首先判断电池202的电量Q是否小于等于第一电量阈值Q1，如果电量Q小于等于第一电量阈值Q1，则电池 202可以吸收制动电能，此时，第一控制器205实时监测牵引网的电压U，如果牵引网1上的列 车数量较少即牵引网1上的负载较小，或者牵引网1上制动的列车较多，会引起牵引网的电 压的升高，当牵引网1的电压U大于第一预设阈值U1，例如845V时，控制列车2的电池202吸收 制动电能；如果在列车2的电池进行吸收之后牵引网1的电压U继续升高，当牵引网的电压U 大于第四预设阈值U4，例如855V时，第二控制器301控制储能电站3吸收制动电能。在本发明 的实施例中，在控制电池202和储能电站3吸收制动电能之后，牵引网1的电压U会降低，当牵 引网1的电压U小于等于第二预设阈值U2，例如830V时，控制电池202和储能电站3停止吸收 制动能量。 [0118] 也就是说，如图11所示，当牵引网的电压U达到第四预设阈值U4时，控制储能电站3开始吸收制动电能；当牵引网的电压U大于第一预设阈值U1小于第四预设阈值U4时，控制电 池202吸收制动电能；当牵引网的电压U低于第二预设阈值U2时，制动电能只反馈至牵引网 1。 [0119] 二)制动电能的再利用 [0120] 在列车2起步或者牵引网1上运行的列车较多时，牵引网1的电压U会降低，此时将电池202和储能电站3回收的制动电能释放到牵引网1上可以补充牵引网1的电能损耗。具体 地，首先判断电池202的电量Q是否大于等于第二电量阈值Q2，如果电量Q大于等于第二电量 阈值Q2，则电池202可以进行放电，此时，第二控制器301实时监测牵引网的电压U，当牵引网 的电压U小于第五预设阈值U5，例如810V时，控制储能电站3进行放电。进一步地，第一控制 器205监测牵引网的电压U，并判断牵引网的电压U是否小于第七预设阈值U7，如果第一控制 器205判断牵引网的电压U小于第七预设阈值U7，则第二控制器301控制储能电站3进行放 电，同时，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204开启，并控制双向DC/DC变换器204进入 放电模式，以使列车2的电池202向牵引网1进行放电。 [0121] 除此之外，在牵引网1发生供电故障时，可以控制电池202进入放电模式，以实现列车2的应急驱动。 [0122] 这样，可以将电池202和储能电站301中吸收的制动电能消耗掉，以便于电池202和储能电站301继续进行制动能量的回收，节省了运营成本。 [0123] 综上，根据本发明实施例提出的列车的制动回收系统，第一控制器在列车制动时控制配电器和双向DC/DC变换器将制动电能反馈至牵引网，并根据牵引网的电压控制双向 DC/DC变换器通过电池对列车的制动电能进行吸收，当牵引网的电压继续升高时，再利用储 能电站进行吸收。此外，储能电站还可以根据牵引网的电压对牵引网进行放电，从而避免牵 引网的电压过低，维持牵引网的正常工作。在本发明实施例中，在列车进行制动时先将制动 电能反馈至牵引网，此时如果牵引网上的列车比较多，则会将反馈的制动电能均匀到其他 列车，因此牵引网的电压不会升高很多。反之如果此时牵引网上的列车较少，或者此时制动 的列车较多，则牵引网的电压就会升高，在本发明实施例中，优先使用车载电池进行吸收， 如果在车载电池吸收之后牵引网的电压继续升高，则再使用储能电站进行吸收。由于车载 电池就安装在列车之上，因此优先采用电池进行吸收，避免出现制动电能过大，无法被快速 吸收或消耗，从而导致牵引网的电器被烧毁的问题。本发明实施例通过列车上的电池和储 能电站对制动电能进行吸收，从而实现了制动电能的回收和再利用，减少了能源浪费，降低 牵引网的负载。并且，本发明实施例还可以有效监控牵引网的电压，保护系统零部件，提高 系统安全性。 [0124] 图12是根据本发明实施例的列车的方框示意图。如图12所示，该列车2包括：电制动器201、电池202、配电器203、双向DC/DC变换器204和第一控制器205。 [0125] 其中，配电器203与牵引电网1和电制动器201相连，配电器203和电制动器201之间具有节点；双向DC/DC变换器204的一端与电池202相连，双向DC/DC变换器204的另一端与配 电器203和电制动器201之间的节点相连。第一控制器205与配电器203和双向DC/DC变换器 204相连，第一控制器205用于在列车2制动时控制配电器203和双向DC/DC变换器204将制动 电能回馈至牵引网1，例如将配电器203开启，并将双向DC/DC变换器204关闭，从而将制动电 能直接回馈至牵引网1。以及，第一控制器205根据牵引网1的电压控制双向DC/DC变换器204 开启，并控制双向DC/DC变换器204进入充电模式，以使电池202对列车的制动电能进行吸 收。 [0126] 具体来说，在列车2进行制动时，牵引电机从电动机工况转变为发电机工况，电制动器201产生制动电能并将制动电能反馈至牵引网。当牵引网1上的列车数量较少即牵引网 1上的负载较小，或者牵引网1上制动的列车较多时，反馈到牵引网1上的制动电能会超过牵 引网1上的列车运行所需的电能，从而引起牵引网的电压U的升高。此时，第一控制器205实 时监测牵引网的电压U，当牵引网1的电压U升高时，控制电池202吸收制动电能。同样地，当 牵引网1上的列车数量较多，即牵引网1上的负载较大时，牵引网1的电压U会降低，第一控制 器205控制电池202进行放电以提高牵引网1的电压。 [0127] 需要说明的是，列车2的电池202可以为列车的照明、空调、多媒体进行供电。这样，通过电池202可以将制动电能进行回收和再利用，同时可以降低变电站的负荷，节约了能 源。 [0128] 还需要说明的是，电池202设置在列车2上，可以快速吸收列车产生的制动电能。因此，在本发明的实施例中优先选择电池202吸收制动电能，以实现制动电能的快速吸收，从 而防止未被吸收或者消耗的制动电能引起牵引网的电压U升高，保护了系统的零部件，避免 牵引网1上的电器损坏，提高了系统的安全性。 [0129] 根据本发明的一个实施例，第一控制器205检测牵引网1的电压U，当牵引网的电压U大于第一预设阈值U1，例如845V时，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204进入充电模 式以使电池202吸收制动电能。此时，第一控制器205控制双向DC/DC进入充电模式，以将高 压侧的直流电变换为与电池202的电压匹配的直流电，以对电池202进行充电即通过电池 202吸收制动电能。在本发明的实施例中，当第一控制器205控制双向DC/DC进入放电模式 时，双向DC/DC变换器204用于将电池202提供的直流电转变为与牵引网1的电压匹配的直流 电，以控制电池202进行放电即将电池202中储存的制动电能反馈至牵引网1。 [0130] 根据本发明的一个实施例，在电池202开始吸收制动电能之后，牵引网1的电压会下降，第一控制器205检测牵引网1的电压U，当牵引网1的电压U小于第二预设阈值U2，例如 830V时，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204关闭以使电池202停止吸收制动电能，其 中，第二预设阈值U2小于第一预设阈值U1。 [0131] 具体来说，在列车2进行制动时，制动电能反馈至牵引网1，第一控制器205实时监测牵引网的电压U，如果牵引网的电压U大于第一预设阈值U1，例如845V，说明此时反馈到牵 引网1上的制动电能过剩，则第一控制器205控制双向DC/DC变换器204工作在充电模式以将 制动电能为电池202充电。此时，列车2产生的制动电能通过配电器203反馈给牵引网1，同时 通过双向DC/DC变换器204对电池202进行充电即通过电池202吸收部分制动电能。之后如果 牵引网的电压U小于第二预设阈值U2例如830V，说明此时反馈到牵引网1上的制动电能与牵 引网1上的负载要求基本达到了平衡，则第一控制器205控制双向DC/DC变换器204关闭。此 时，控制电池202停止吸收制动电能，列车2产生的制动电能通过配电器203反馈至牵引网1。 [0132] 本发明实施例优先选择列车2的电池202吸收制动电能，以实现制动电能的快速吸收，从而，防止未消耗掉的制动电能引起牵引网的电压U升高，避免牵引网1上的器件损坏。 [0133] 根据本发明的一个实施例，如图13所示，列车2还包括：电量检测器206，其中，电量检测器206与第一控制器205相连，电量检测器206用于检测电池202的电量，其中，当电池 202吸收制动电能时，如果电池202的电量Q大于第一电量阈值Q1，例如80％，则第一控制器 205控制双向DC/DC变换器204关闭以使电池停止吸收制动电能。在本发明的实施例中，电池 202的充电功率和放电功率受到限制，电池202在吸收制动电能后电量会增加，如果电池202 的电量过大，会影响电池202的使用寿命，因此，当电量Q大于第一电量阈值Q1时，控制双向 DC/DC变换器204关闭，以控制电池202停止吸收制动电能。 [0134] 根据本发明的一个实施例，当电池202向牵引网1进行放电时，如果电池202的电量Q小于第二电量阈值Q2，例如50％，则第一控制器205控制双向DC/DC变换器204关闭以使电 池202停止放电。 [0135] 具体来说，电池202的充电功率和放电功率受到限制，在第一控制器205控制电池202进行充放电时，通过电量检测器206实时检测电池202的电量SOC(State of Charge，荷 电状态)，并根据电池202的电量Q判断是否允许电池202进行充放电。 [0136] 具体地，在电池202吸收制动电能时，第一控制器205判断电池202的电量Q是否大于第一电量阈值Q1例如80％，如果电池202的电量Q大于80％，则将电池202的充电功率限制 为0，此时，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204关闭，以控制电池202停止吸收制动电 能；如果电池202的电量小于等于80％，则双向DC/DC变换器204保持开启，并控制双向DC/DC 变换器204工作在充电模式，以控制电池202继续吸收制动电能。 [0137] 进一步地，在电池202向牵引网1进行放电时，第一控制器205判断电池202的电量Q是否小于第二电量阈值Q2例如50％，如果电池202的电量Q低于50％，则将电池202的放电功 率限制为0，此时，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204关闭以控制电池202停止放电。 [0138] 根据本发明的一个实施例，如图14所示，列车2还包括：机械制动器207，其中，机械制动器207用于对列车2进行机械制动。 [0139] 根据本发明的一个实施例，在电池202吸收制动电能之后，当牵引网的电压U大于第三预设阈值U3时，第一控制器205控制机械制动器207启动配合电制动器201对列车2进行 制动，其中，第三预设阈值U3大于第一预设阈值U1。在本发明的实施例中，如果牵引网1上的 列车较少，或者此时制动的列车较多，则在电池202吸收制动电能之后，牵引网1的电压U会 继续增加，当牵引网1的电压大于第三预设阈值U3时，控制机械制动器207启动，以对列车2 进行辅助制动。 [0140] 具体来说，在电池202吸收制动电能之后，第一控制器205实时监测牵引网的电压U，如果牵引网的电压U大于第三预设阈值U3，则第一控制器205控制机械制动器207启动，这 样，在对列车2进行电制动时，同时通过机械制动对列车2进行辅助制动，以降低列车2产生 的制动电能，从而避免牵引网的电压U超过最大额定电压，并且可以实现精准快速停车。 [0141] 需要说明的是，当列车2的行驶速度低于5Km/h或者需要进站停车时，同样可以控制机械制动器207开启以对列车2进行制动。 [0142] 根据本发明的一个实施例，如图15所示，列车2还包括：接触器检测器208，其中，接触器检测器208与第一控制器205相连，接触器检测器208用于检测列车2的接触器是否断 开，其中，当检测到接触器断开之后，第一控制器205控制双向DC/DC变换器204进入放电模 式以使电池202为列车2供电，并控制列车2限功率运行。 [0143] 具体来说，当接触器检测器208检测到接触器断开时，说明列车2处于供电异常状态例如牵引网1故障断电，第一控制器205判断列车2进入应急驱动模式，并发出应急牵引信 号，以控制双向DC/DC变换器204开启，并控制双向DC/DC变换器204进入放电模式，此时，电 池202为列车2进行供电。同时，第一控制器205控制电池202的放电功率小于等于预设功率 阈值例如70KW，以使列车2运行在限功率状态。 [0144] 由此，通过电池202实现了列车的应急驱动，避免了列车半路抛锚引起的调度困难的问题，同时避免故障列车占用运行线路。 [0145] 根据本发明的一个具体实施例，列车2可为跨座式单轨列车。 [0146] 根据本发明的一个实施例，如图16所示，列车2还包括：转向架20和车体30，其中，转向架20适于跨座在轨道梁上；车体30与转向架20相连且由转向架20牵引沿轨道梁行驶。 [0147] 根据本发明的一个实施例，如图16所示，转向架20包括：转向架构架21、走行轮22、动力装置23和水平轮24，其中，转向架构架21适于跨座在轨道梁上且与车体30相连；走行轮 22可枢转地安装在转向架构架21上且配合在轨道梁的上表面上；动力装置23安装在转向架 构架21上且与走行轮22传动连接；水平轮24可枢转地安装在转向架构架21上且配合在轨道 梁的侧表面上。 [0148] 根据本发明的一个实施例，如图16所示，转向架20还包括:牵引装置25和支撑悬挂装置26，其中，牵引装置25安装在转向架构架21上且与车体30相连；支撑悬挂装置26安装在 转向架构架21上且与车体30相连。 [0149] 综上，根据本发明实施例提出的列车，在制动时，通过第一控制器控制配电器和双向DC/DC变换器将制动电能回馈至牵引网，并根据牵引网的电压控制双向DC/DC变换器通过 电池对列车的制动电能进行吸收。此外，电池还可以根据牵引网的电压对牵引网进行放电， 从而避免牵引网的电压过低，维持牵引网的正常工作。在本发明实施例中，在列车进行制动 时先将制动电能反馈至牵引网，此时如果牵引网上的列车比较多，则会将反馈的制动电能 均匀到其他列车，因此牵引网的电压不会升高很多。反之如果此时牵引网上的列车较少，或 者此时制动的列车较多，则牵引网的电压就会升高，在本发明实施例中，优先使用车载电池 进行吸收以避免出现制动电能过大，无法被快速吸收或消耗，从而导致牵引网的电器被烧 毁的问题。本发明实施例通过列车上的电池对制动电能进行吸收，从而实现了制动电能的 回收和再利用，减少了能源浪费，降低牵引网的负载。并且，本发明实施例还可以有效监控 牵引网的电压，保护系统零部件，提高系统安全性。 [0150] 图17是根据本发明实施例的列车的制动回收方法的流程图。如图17所示，该制动回收方法包括以下步骤： [0151] S10：对列车进行制动，并根据制动力生成制动电能，并将制动电能反馈至牵引网。 [0152] S20：监测牵引网的电压。 [0153] S30：根据牵引网的电压控制电池对列车的制动电能进行吸收。 [0154] S40：根据牵引网的电压控制储能电站进行充电或放电。 [0155] 具体来说，在列车进行制动时，根据制动力生成制动电能，并将制动电能反馈至牵引网。当牵引网上的列车数量较少即牵引网上的负载较小，或者牵引网上制动的列车较多 时，反馈到牵引网上的制动电能会超过牵引网上的列车运行所需的电能，从而引起牵引网 的电压U升高，实时监测牵引网的电压U，当牵引网的电压U升高时，首先控制电池吸收制动 电能。同时，继续监测牵引网的电压，如果在控制列车的电池进行吸收之后牵引网的电压U 继续升高，则控制储能电站吸收制动电能进行充电。同样地，当牵引网上的列车数量较多， 即牵引网上的负载较大时，牵引网的电压U会降低，实时监测牵引网的电压U，当牵引网的电 压U降低时，首先控制储能电站进行放电以提高牵引网的电压，如果牵引网的电压U继续降 低，则控制电池进行放电以提高牵引网的电压。 [0156] 需要说明的是，电池设置在列车上，可以快速吸收制动电能，由于储能电站与列车之间的距离较远，导致储能电站吸收制动电能滞后。因此，在本发明的实施例中优先选择电 池吸收制动电能，以实现制动电能的快速吸收，从而防止未被吸收或者消耗的制动电能引 起牵引网的电压U升高，保护了系统的零部件，避免牵引网上的电器损坏，提高了系统的安 全性。 [0157] 根据本发明的另一个具体实施例，如果牵引网上只有一列列车运行即牵引网上没有其他列车吸收制动电能，且列车制动产生的制动电能较大，则制动电能主要由储能电站 吸收，例如首先控制电池吸收制动电能的30％，然后控制储能电站吸收制动电能的70％，以 完成制动电能的回收。 [0158] 根据本发明的再一个具体实施例，如果牵引网上有多列列车运行，且在储能电站吸收制动电能之后，牵引网的电压U仍继续升高，则可以通过牵引网上的非制动列车向非制 动列车的电池进行充电。假设牵引网上未被吸收或消耗的制动电能为Q＇，牵引网上有N列列 车，则牵引网上每个列车的电池吸收的制动电能的平均值为Q＇/N。 [0159] 由此，本发明实施例通过控制列车上的电池吸收制动电能，实现了制动电能的回收和再利用，减少了能源浪费，降低牵引网的负载。并且，本发明实施例还可以有效监控牵 引网的电压，保护系统零部件，提高系统安全性。 [0160] 根据本发明的一个实施例，根据牵引网的电压控制电池对列车的制动电能进行吸收具体包括：判断牵引网的电压是否大于第一预设阈值，例如845V；如果牵引网的电压大于 第一预设阈值，则控制列车的双向DC/DC变换器开启并控制双向DC/DC变换器进入充电模 式，以控制电池吸收制动电能。此时，控制双向DC/DC变换器将高压侧的直流电变换为与电 池的电压匹配的直流电，以对电池进行充电即控制电池吸收制动电能。在本发明的实施例 中，如果控制双向DC/DC变换器进入放电模式，则将电池提供的直流电转变为与牵引网的电 压匹配的直流电，以控制电池进行放电即将电池中储存的制动电能反馈至牵引网。 [0161] 根据本发明的一个实施例，在控制电池吸收制动电能之后，牵引网的电压会下降，根据牵引网的电压控制电池对列车的制动电能进行吸收还包括：判断牵引网的电压是否小 于第二预设阈值，例如830V；如果牵引网的电压小于第二预设阈值，则控制电池停止吸收制 动电能，其中，第二预设阈值小于第一预设阈值。 [0162] 具体来说，如图18所示，在控制电池对列车的制动电能进行吸收时具体包括以下步骤： [0163] S101：对列车进行制动，并根据制动力生成制动电能，并将制动电能反馈至牵引网。 [0164] S102：实时监测牵引网的电压U。 [0165] S103：判断牵引网的电压U是否大于第一预设阈值U1例如845V。 [0166] 如果是，说明此时反馈到牵引网上的制动电能过剩，则执行步骤S104；如果否，说明此时反馈到牵引网上的制动电能与牵引网上的负载要求基本达到了平衡，则执行步骤 S105。 [0167] S104：控制电池吸收部分制动电能。 [0168] S105：判断牵引网的电压U是否小于第二预设阈值U2例如830V。 [0169] 如果是，则执行步骤S106；如果否，则执行步骤S103。 [0170] S106：控制电池停止吸收制动电能，列车产生的制动电能反馈至牵引网。 [0171] 本发明实施例优先选择列车的电池吸收制动电能，以实现制动电能的快速吸收，从而，防止未消耗掉的制动电能引起牵引网的电压U升高，避免牵引网上的器件损坏。 [0172] 根据本发明的一个实施例，根据牵引网的电压控制储能电站进行充电或放电具体包括以下步骤：判断牵引网的电压是否大于第四预设阈值，例如855V；如果牵引网的电压大 于第四预设阈值，则控制储能电站进行充电。在本发明的实施例中，在控制列车的电池吸收 制动电能之后，此时由于牵引网上的列车较少，或者此时制动的列车较多，因此牵引网的电 压还会持续增加。当牵引网的电压U大于第四预设阈值U4时，控制储能电站从牵引网吸收电 能进行充电，从而避免牵引网的电压超过最大额定电压。 [0173] 根据本发明的一个实施例，根据牵引网的电压控制储能电站进行充电或放电还包括：判断牵引网的电压是否小于第五预设阈值，例如810V；如果牵引网的电压小于第五预设 阈值，则控制储能电站进行放电，其中，第五预设阈值小于第四预设阈值。在本发明的实施 例中，如果牵引网上的列车较多就会导致牵引网的电压下降，此时为了避免牵引网的电压 低于最低额定电压，需要控制储能电站向牵引网进行放电。在本发明的一个具体实施例中， 牵引网上存在多个储能电站，优先选择电量高的储能电站向牵引网放电，例如电量高的储 能电站放电的功率大，电量低的储能电站放电的功率略小，从而达到储能电站之间的电量 平衡。 [0174] 根据本发明的一个实施例，列车的制动回收方法还包括：判断牵引网的电压是否大于第六预设阈值；如果牵引网的电压大于第六预设阈值，则控制储能电站停止放电，其 中，第六预设阈值大于第五预设阈值。 [0175] 根据本发明的一个实施例，列车的制动回收方法还包括：判断牵引网的电压是否小于第七预设阈值；如果牵引网的电压小于第七预设阈值，则控制储能电站向牵引网进行 放电，同时，控制电池向牵引网进行放电，其中，第七预设阈值小于第五预设阈值。在本实施 例中，如果牵引网的电压U太小，则控制储能电站和列车的电池均进行放电，从而将牵引网 的电压快速提高。 [0176] 具体来说，如图19所示，在本发明的实施例中，控制储能电站对列车的制动电能进行吸收时具体包括以下步骤： [0177] S201：监测牵引网的电压U。 [0178] S202：判断牵引网的电压U是否大于第四预设阈值U4例如855V。 [0179] 如果是，说明此时反馈到牵引网上的制动电能大量过剩，则执行步骤S203；如果否，则执行步骤S204。 [0180] S203：控制储能电站进行充电。 [0181] 具体来说，通过储能电站吸收制动电能，可以减轻电池吸收制动电能的压力，从而避免牵引网的电压U超过牵引网的最大额定电压Un。 [0182] S204：判断牵引网的电压U是否小于第五预设阈值U5例如810V。 [0183] 如果是，则执行步骤S205；如果否，则重复步骤S204。 [0184] S205：控制储能电站进行放电。 [0185] S206：监测牵引网的电压U。 [0186] S207：判断牵引网的电压U是否回升。 [0187] 如果是，则执行步骤S208；如果否，则执行步骤S210。 [0188] S208：判断牵引网的电压U是否大于第六预设阈值U6例如830V。 [0189] 如果是，说明此时反馈到牵引网上的制动电能与牵引网上的负载基本达到了平衡，则执行步骤S209；如果否，则重复步骤208。 [0190] S209：控制储能电站停止放电。 [0191] S210：判断牵引网的电压U是否小于第七预设阈值U7。 [0192] 如果是，则执行步骤S211；如果否，则重复步骤S210。 [0193] S211：控制储能电站向牵引网进行放电，同时，控制电池向牵引网进行放电。 [0194] 根据本发明的一个实施例，列车的制动回收方法还包括：判断牵引网的电压是否大于第三预设阈值；如果牵引网的电压大于第三预设阈值，则控制列车进行机械制动配合 实施电制动对列车进行制动，其中，第三预设阈值大于第一预设阈值。在本发明的实施例 中，如果牵引网上的列车较少，或者此时制动的列车较多，则在电池和储能电站吸收制动电 能之后，牵引网的电压U会继续增加，当牵引网的电压大于第三预设阈值U3时，控制列车进 行机械制动，以对列车进行辅助制动。 [0195] 具体来说，在电池和储能电站吸收制动电能之后，牵引网的电压U会继续增加，实时监测牵引网的电压U，如果牵引网的电压U大于第三预设阈值U3，则控制列车进行机械制 动，这样，在对列车进行电制动的同时通过机械制动对列车进行辅助制动，以降低列车产生 的制动电能，从而避免牵引网的电压U超过最大额定电压，并且可以实现精准快速停车。 [0196] 根据本发明的一个实施例，列车的制动回收方法还包括：检测列车的接触器是否断开；如果检测到接触器断开，则控制电池为列车供电，并控制列车限功率运行。 [0197] 具体来说，当检测到接触器断开时，说明列车处于供电异常状态，判断列车进入应急驱动模式，并发出应急牵引信号，以控制电池进行放电，此时，电池为列车进行供电。同 时，控制电池的放电功率小于等于预设功率阈值例如70KW，以使列车运行在限功率状态。 [0198] 由此，通过电池实现了列车的应急驱动，避免了列车半路抛锚引起的调度困难的问题，同时避免故障列车占用运行线路。 [0199] 根据本发明的一个实施例，列车的制动回收方法还包括：检测电池的电量，并判断电池的电量是否大于第一电量阈值，例如80％；如果电池的电量大于第一电量阈值，则控制 电池停止吸收制动电能。在本发明的实施例中，电池的充电功率和放电功率受到限制，电池 在吸收制动电能后电量会增加，如果电池的电量过大，会影响电池的使用寿命，当电量Q大 于第一电量阈值Q1时，控制电池停止吸收制动电能。 [0200] 根据本发明的一个实施例，列车的制动回收方法还包括：检测电池的电量，并判断电池的电量是否小于第二电量阈值，例如50％；如果电池的电量小于第二电量阈值，则控制 电池停止放电。在本发明的实施例中，电池在放电之后电量会减小，当电量Q小于第二电量 阈值Q2时，控制电池停止放电。 [0201] 具体来说，通过图20所示的方法对电池的充电功率和放电功率进行限制。 [0202] S301：判断列车是否处于应急驱动模式。 [0203] 如果是，则重复步骤S301；如果否，则执行步骤S302。 [0204] S302：实时检测电池的电量Q。 [0205] S303：判断电池的电量Q是否大于第一电量阈值Q1例如80％。 [0206] 如果是，则执行步骤S304；如果否，则执行步骤S305。 [0207] S304：控制电池停止吸收制动电能。此时，电池的最大允许充电功率限制为0。 [0208] S305：判断电池的电量Q是否小于第二电量阈值Q2例如50％。 [0209] 如果是，则执行步骤S306；如果否，则执行步骤S307。 [0210] S306：控制电池停止放电。此时，电池的最大允许放电功率限制为0。 [0211] S307：结束。 [0212] 需要说明的是，步骤S303和S304在电池充电过程中执行，步骤S305和S306在电池放电过程中执行。 [0213] 如上所述，如图21和22所示，本发明实施例的制动电能的回收和再利用的具体步骤如下： [0214] 一)制动电能的回收 [0215] S401：对列车进行制动，并根据制动力生成制动电能，并将制动电能反馈至牵引网。 [0216] S402：判断电池的电量Q是否小于等于第一电量阈值Q1。 [0217] 如果是，则执行步骤S403；如果否，则重复步骤S402。 [0218] S403：实时监测牵引网的电压U。 [0219] S404：判断牵引网的电压U是否大于第一预设阈值U1例如845V。 [0220] 如果是，则执行步骤S405；如果否，则执行步骤S406。 [0221] S405：控制电池吸收制动电能。 [0222] S406：控制电池不吸收制动能量。 [0223] S407：判断牵引网的电压U是否大于第四预设阈值U4例如855V。 [0224] 如果是，则执行步骤S408；如果否，则执行步骤S404。 [0225] S408：控制储能电站吸收制动电能。 [0226] 二)制动电能的再利用 [0227] S501：判断电池的电量Q是否大于等于第二电量阈值Q2。 [0228] 如果是，则执行步骤S502；如果否，则重复步骤S501。 [0229] S502：监测牵引网的电压U。 [0230] S503：判断牵引网的电压U是否小于第五预设阈值U5例如810V。 [0231] 如果是，则执行步骤S504；如果否，则执行步骤S505。 [0232] S504：控制储能电站进行放电。 [0233] S505：控制储能电站不进行放电。 [0234] S506：判断牵引网的电压U是否小于第七预设阈值U7。 [0235] 如果是，则执行步骤S507；如果否，则重复步骤S506。 [0236] S507：控制储能电站向牵引网进行放电，同时，控制电池向牵引网进行放电。 [0237] 除此之外，在牵引网发生供电故障时，可以控制电池进入放电模式，以实现列车的应急驱动。 [0238] 这样，可以将电池和储能电站中吸收的制动电能消耗掉，以便于电池和储能电站继续进行制动能量的回收，节省了运营成本。 [0239] 综上，根据本发明实施例提出的列车的制动回收方法，首先对列车进行制动，并根据制动力生成制动电能，并将制动电能反馈至牵引网，然后监测牵引网的电压，并根据牵引 网的电压控制电池对列车的制动电能进行吸收，继续监测牵引网的电压，并判断牵引网的 电压是否继续升高，如果判断牵引网的电压继续身高，则控制储能电站吸收制动电能。此 外，还可以根据牵引网的电压控制储能电站进行放电，从而避免牵引网的电压过低，维持牵 引网的正常工作。在本发明实施例中，对列车进行制动后首先将制动电能反馈至牵引网，并 判断牵引网上的列车数量，此时如果牵引网上的列车比较多，则将反馈的制动电能均匀到 其他列车，牵引网的电压不会升高很多。反之，如果牵引网上的列车较少，或者此时制动的 列车较多，则牵引网的电压会快速升高，在本发明的实施例中，优先控制车载电池吸收制动 电能，如果车载电能吸收制动电能之后牵引网的电压继续升高，则控制储能电站吸收制动 电能。由于车载电池安装在列车之上，因此优先控制电池吸收制动电能，避免出现制动电能 过大，无法被快速吸收或消耗，从而导致牵引网的电器被烧毁的问题。本发明实施例通过控 制列车上的电池和储能电站吸收制动电能，从而实现了制动电能的回收和再利用，减少了 能源浪费，降低牵引网的负载。并且，本发明实施例还可以有效监控牵引网的电压，保护系 统零部件，提高了系统安全性。 [0240] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0241] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者 隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三 个等，除非另有明确具体的限定。 [0242] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员 而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0243] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，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触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。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，或仅仅表示 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，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。 [0244] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任 一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技 术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结 合和组合。 |
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