CN110733351A - 一种列车制动能量回收系统 - Google Patents

Abstract

一种列车制动能量回收系统，挂钩系统安装在列车中车厢的大梁上；挂钩系统包括与车厢大梁连接的挂钩和液压缸，挂钩的自由端在液压缸的伸出或缩回过程中向下方伸出或向上收回；导向机构设置在两个行驶轨道的里侧，其包括两个导向架、多个托辊和至少一个导向滑轮，两导向架靠近两个行驶轨道地安装，多个托辊和导向滑轮安装在行驶轨道的下方；牵引架系统包括牵引架，牵引架两端部的滚轮分别与两个导向架滚动配合；卷筒通过其中心的转轴可转动地安装在行驶轨道的下方，且转轴通过离合器和变速箱与发电机连接；绕设在卷筒上的钢丝绳的自由端在绕过导向滑轮和多个托辊后与牵引架连接。该系统能解决现有技术中列车制动能量转化为热能浪费的问题。

Description

一种列车制动能量回收系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体是一种列车制动能量回收系统。

背景技术

随着城市的不断发展，交通方式也不断进步，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。在提升城市交通运营能力的同时，轨道列车也带来了能耗的剧增。列车节能运行控制和再生制动等相关节能技术因此受到了极大关注。列车在制动的过程中会产生大量的动能转化为热能，在浪费能量的同时，还使得制动系统磨损严重。现有技术中，多是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储存，需要在列车上安装大量的电池，不仅严重增加列车的总重量，影响列车运行的能耗，并且还会增加很多的成本。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种列车制动能量回收系统，该系统能解决现有技术中列车制动能量转化为热能浪费的问题，能对列车进站制动阶段的能量进行有效的回收，并有效减少车辆制动系统的磨损度，延长制动系统的使用寿命，同时，该系统不会增加车辆额外的负担，能保证载客容量，还能实现对多个车辆能量的有效回收，可显著降低回收系统的制造成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种列车制动能量回收系统，包括发电/电动机、转换电路、蓄电池组、挂钩系统、导向架、导向机构、牵引架系统、卷筒、钢丝绳、控制器A和控制器B；所述发电/电动机通过转换电路与蓄电池组连接，

所述挂钩系统安装在列车中车厢的大梁上，且位于车厢的下部；挂钩系统包括挂钩和液压缸，挂钩的连接端和液压缸的底座分别与车厢大梁中段靠前和靠后的两个位置铰接，液压缸的活塞杆端与挂钩的中部铰接，挂钩的自由端在液压缸的伸出或缩回过程中向下方伸出或向上收回；

所述导向机构设置在列车的两个行驶轨道的里侧，其包括两个导向架、多个托辊和至少一个导向滑轮，两个导向架靠近两个行驶轨道地安装，多个托辊沿行驶轨道延伸的方向间隔地安装在两个行驶轨道的里侧，且位于行驶轨道的下方；导向滑轮安装在行驶轨道的下方，且位于多个托辊端部的一侧；

所述牵引架系统包括牵引架和可转动地安装于牵引架两端部的滚轮，牵引架两端部的滚轮分别与两个导向架滚动配合；

所述卷筒通过其中心的转轴可转动地安装在行驶轨道的下方，卷筒中心的转轴的端部通过离合器与变速箱的一个传动轴连接，变速箱的另一个传动轴与发电/电动机连接；

所述钢丝绳的一端与卷筒连接，并绕设在卷筒的外部，钢丝绳的另一端在绕过导向滑轮后再依次绕过多个托辊，最后与牵引架连接；

所述控制器A设置在列车上，控制器A和控制液压缸的电磁换向阀连接；

所述控制器B设置在车站中，控制器B分别与离合器和变速箱连接。

进一步，作为一种优选，所述列车具有一节或多节车厢，在具有多节车厢时，挂钩系统设置在最后一节车厢的下部。

进一步，为了更方便地使挂钩与牵引架连接，所述牵引架呈V字型。

本发明通过在车厢下部设置挂钩系统，并在行驶轨道的里侧设置有与挂钩系统相配合的牵引架系统、导向机构、卷筒和钢丝绳，这样便于可以在列车进站时控制挂钩系统与牵引架系统相接触来对制动能量进行回收；牵引架在被拖拽过程中带动卷筒转动，进而通过通离合器和变速箱驱动发电/电动机工作，以将回收的能量转化为电能，转化后的电能通过转换电路储存于蓄电池组中。因而，本方案可以有效地回收列车进站制动时的能量，并能将其转化为电能进行存储。该系统在有效减少列车制动系统磨损度，延长制动系统的使用寿命的前提下，还能将回收的电能为车站内的照明、电梯、通风系统等设备提供能量，有效地降低了车站日常的运行成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中挂钩系统的结构示意图；

图3是本发明中牵引架系统的结构示意图。

图中：1、轨道，2、车厢，3、挂钩系统，301、挂钩，302、液压缸，4、牵引架系统，401、牵引架，402、滚轮，5、导向滑轮，6、钢丝绳，7、卷筒，701、转轴，8、变速箱，9、发电/电动机，10、转换电路，11、蓄电池，12、离合器，13、导向架，14、托辊。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，本发明提供一种列车制动能量回收系统，包括发电/电动机9、转换电路10、蓄电池组11、挂钩系统3、导向架13、导向机构、牵引架系统4、卷筒7、钢丝绳6、控制器A和控制器B，作为一种优选，控制器A和控制器B均可以采用西门子S7-1200；所述发电/电动机9通过转换电路10与蓄电池组11连接；

所述挂钩系统3安装在列车中车厢2的大梁上，且位于车厢2的下部；挂钩系统3包括挂钩301和液压缸302，挂钩301的连接端和液压缸302的底座分别与车厢2大梁中段靠前和靠后的两个位置铰接，液压缸302的活塞杆端与挂钩301的中部铰接，挂钩301的自由端在液压缸302的伸出或缩回过程中向下方伸出或向上收回；

所述导向机构设置在列车的两个行驶轨道1的里侧，其包括两个导向架13、多个托辊14和至少一个导向滑轮5，两个导向架13靠近两个行驶轨道1地安装，多个托辊14沿行驶轨道1延伸的方向间隔地安装在两个行驶轨道1的里侧，且位于行驶轨道1的下方；导向滑轮5安装在行驶轨道1的下方，且位于多个托辊14端部的一侧；

所述牵引架系统4包括牵引架401和可转动地安装于牵引架401两端部的滚轮402，牵引架401两端部的滚轮402分别与两个导向架13滚动配合；

如图1所示，所述卷筒7通过其中心的转轴701可转动地安装在行驶轨道1的下方，卷筒7中心的转轴701的端部通过离合器12与变速箱8的一个传动轴连接，变速箱8的另一个传动轴与发电/电动机9连接。其中，转轴701是垂直可转动地设置在卷筒7中的，在图1中，为了通过平面视图能示意清楚本系统的连接关系，改变了转轴701的角度。

所述钢丝绳6的一端与卷筒7连接，并绕设在卷筒7的外部，钢丝绳6的另一端在绕过导向滑轮5后再依次绕过多个托辊14，最后与牵引架401连接；

所述控制器A设置在列车上，控制器A和控制液压缸302的电磁换向阀连接；

所述控制器B设置在车站中，控制器B分别与离合器12和变速箱8连接。

所述列车具有一节或多节车厢2，在具有多节车厢2时，挂钩系统3设置在最后一节车厢2的下部。

为了更方便地使挂钩与牵引架连接，所述牵引架401呈V字型。

工作原理：

能量回收过程：

列车进站时，需要进行制动，控制器B控制离合器12吸合。控制器A通过控制电磁换向阀和泵站使液压缸302伸出设定的长度，驱动挂钩301的自由端向下放出，挂钩301会勾住牵引架401，进而通过钢丝绳6拖动卷筒7旋转；卷筒7通过离合器12和变速器8驱动发电/电动机9工作。此时的发电/电动机9工作在发电/电动机状态下，对外输出电能。制动过程中，车厢2的速度逐渐降低，为了匹配车速与发电/电动机9的转速，控制器B控制变速器8实时调节自身传动比，保证发电/电动机9的正常工作。

当列车速度低于一定值时，开启自身制动系统，对车厢2实施制动。此时，能量回收系统与制动系统共同工作。

列车停稳后，控制器A通过控制电磁换向阀和泵站使液压缸302缩回，使挂钩301与牵引架401脱离接触。然后，控制器B控制发电/电动机9工作在电动机状态。发电/电动机9通过变速箱8和离合器12拖动卷筒7反向旋转。卷筒7回收钢丝绳6，同时，拖动牵引架系统4返回。当牵引架系统4返回原位后，控制器B控制发电/电动机9停止转动，并使离合器12断开连接。

能量再利用过程：

发电/电动机9输出的电能，经转换电路10的作用可以实时供车站内的用电设备使用，例如电梯、照明、通风设备等。多余的电能可以存储在蓄电池组11中。当发电/电动机9没有电能输出或输出功率不能满足相关设备使用时，蓄电池组11内的电能经转换电路10的作用，输出供给相关设备使用。通过合理的设计，例如增加变电设备等，将转换电路10与列车的牵引电网连接，制动过程回收的电能也可以用于驱动其他列车的起步加速和正常运行。

本发明可以回收列车停车进站停车的制动能量，带来以下好处：一是减少了常规制动方法中车辆制动系统的磨损，延长了使用寿命；二是回收的电能可以供给站内设备或车辆，降低了轨道交通系统的运行成本。另外，现有大部分储能装置都是车载的，本系统中的储能装置可以不用设置在列车上，这样，不会增加车辆额外的负担，能增加载客容量，能降低电池着火等危险事故发生的几率。同时，还能通过一套储能装置实现对多个车辆能量的有效回收，可以显著地节约回收系统的制造成本。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种列车制动能量回收系统，包括发电/电动机(9)、转换电路(10)和蓄电池组(11)，所述发电/电动机(9)通过转换电路(10)与蓄电池组(11)连接，其特征在于，还包括挂钩系统(3)、导向架(13)、导向机构、牵引架系统(4)、卷筒(7)、钢丝绳(6)、控制器A和控制器B；

所述挂钩系统(3)安装在列车中车厢(2)的大梁上，且位于车厢(2)的下部；挂钩系统(3)包括挂钩(301)和液压缸(302)，挂钩(301)的连接端和液压缸(302)的底座分别与车厢(2)大梁中段靠前和靠后的两个位置铰接，液压缸(302)的活塞杆端与挂钩(301)的中部铰接，挂钩(301)的自由端在液压缸(302)的伸出或缩回过程中向下方伸出或向上收回；

所述导向机构设置在列车的两个行驶轨道(1)的里侧，其包括两个导向架(13)、多个托辊(14)和至少一个导向滑轮(5)，两个导向架(13)靠近两个行驶轨道(1)地安装，多个托辊(14)沿行驶轨道(1)延伸的方向间隔地安装在两个行驶轨道(1)的里侧，且位于行驶轨道(1)的下方；导向滑轮(5)安装在行驶轨道(1)的下方，且位于多个托辊(14)端部的一侧；

所述牵引架系统(4)包括牵引架(401)和可转动地安装于牵引架(401)两端部的滚轮(402)，牵引架(401)两端部的滚轮(402)分别与两个导向架(13)滚动配合；

所述卷筒(7)通过其中心的转轴(701)可转动地安装在行驶轨道(1)的下方，卷筒(7)中心的转轴(701)的端部通过离合器(12)与变速箱(8)的一个传动轴连接，变速箱(8)的另一个传动轴与发电/电动机(9)连接；

所述钢丝绳(6)的一端与卷筒(7)连接，并绕设在卷筒(7)的外部，钢丝绳(6)的另一端在绕过导向滑轮(5)后再依次绕过多个托辊(14)，最后与牵引架(401)连接；

所述控制器A设置在列车上，控制器A和控制液压缸(302)的电磁换向阀连接；

所述控制器B设置在车站中，控制器B分别与离合器(12)和变速箱(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种列车制动能量回收系统，其特征在于，所述列车具有一节或多节车厢(2)，在具有多节车厢(2)时，挂钩系统(3)设置在最后一节车厢(2)的下部。

3.根据权利要求1或2所述的一种列车制动能量回收系统，其特征在于，所述牵引架(401)呈V字型。

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