有轨电车无悬链线运行-拓扑和运行概念

能量存储可以更好地利用有轨电车的制动能量²，即使无悬链线运行也只是部分用于节省能源成本及纾缓过度工作的分站。

第一个无悬链线运行的有轨电车与集成锂离子(锂离子)能源存储在推进系统庞巴迪¹FLEXITY 2¹中国大都市南京新建的有轨电车线路上安装了有轨电车。自2014年8月青年奥林匹克运动会以来，有轨电车已经成功运行，在90%的线路上运行，没有悬链线。

操作概念

在南京使用的车辆是5段低楼层FLEXITY 2¹有轨电车。它的6个轴中的4个由异步电机驱动的单轴驱动，每轴的额定功率为120千瓦。

车辆可容纳约300名乘客，设计最大速度为70km/h，初始加速度为1.2 m/s²。

储能系统的充电是通过有轨电车的受电弓进行的。充电可以在车辆静止或行驶时进行，使CFO有机会优化各种轨道轮廓的概念，并使高速行驶或在高要求的轨道上运行的高性能操作成为可能。

这些车辆正在中国大都市南京新建的河西线上使用。这条线路长7.65公里，有13个站点;牵引电池的充电在13个站点进行，因为站点之间的路段都是无接触网的。站内的悬链线长度约为90m, CFO的份额约为90%。无悬链运行和悬链运行之间的过渡无需驾驶员的任何控制辅助即可自动完成。为此目的，信标(标签)安装在每个悬链线段的开始和结束。

标签的安装方式允许通过车辆控制最佳地控制受电弓，以优化使用链线-将其能量用于加速或为牵引电池充电。在接触网运行中，牵引总是优先于牵引电池的充电。这确保没有减少牵引力的努力，因此没有损失的加速度由于线电流限制。

由于受电弓升降过程的自动控制，确保了牵引电池的适当充电，使电池寿命达到最佳，保证了有轨电车的可靠运行，不给有轨电车司机带来额外负担。

然而，有轨电车司机保持手动控制电池充电操作的能力，以便在信标系统失效的情况下，车辆仍然可以违背通常的行驶方向行驶。

推进系统

该拓扑结构类似于具有双层电容储能的推进系统^3.．

储能(在这种情况下是锂离子蓄能器)通过双向DC-DC转换器“ES-chopper”直接连接到电机转换器的直流环节，从而提高推进系统的效率。辅助变流器可以直接从接触网提供，或者在无接触网运行的情况下，通过电机变流器的直流环节从牵引电池提供，以确保车辆可以在两种运行模式下启动。此外，由于辅助电源的电流部分不通过滤波器电感进行，因此提高了系统的效率。

由于放电深度(DoD)对牵引电池的磨损有很大的影响，因此必须保证牵引电池负载在整车上的平衡。不平衡意味着具有更高国防部的电池将无法达到其计算寿命，这是不能容忍的。然而，由于轴上的驱动阻力的差异或部件的公差，驱动系统的负载总是有小的偏差。这些载荷偏差将导致牵引电池DoDs的漂移。所有驱动系统和所有牵引电池都由直流母线耦合。该联轴器用于通过平衡控制使牵引电池的负载均衡。此外，这种耦合增加了在牵引电池故障时驱动的可用性。

灵活2低楼层有轨电车与储能系统

过渡

接触网运行与无接触网运行之间的过渡不受任何牵引限制，甚至充满充电电流。因此，需要采取措施避免在受电弓升降过程中产生电弧。为了避免电弧，车辆通过受电弓的输入电流需要在触头与架空线路失去接触的那一刻为零。提高受电弓时，必须避免直流环节电压平衡到接触网电压的充电电流冲击。

为此目的，直流链电压由es斩波器提高到高于悬链线电压的电压水平。通过增加直流链电压，从接触网获得的电流降低到零。同时，牵引电池的放电电流也成比例增大。因此，加速车辆所需的动力可以从接触网平稳过渡到牵引电池。因此，没有牵伸或牵引力的减弱。一旦检测到受电弓与接触网失去接触，直流环节电压降低到较低水平，完成向无接触网运行的过渡。

乘客操作

自2014年8月南京青奥会以来，有轨电车已经成功运行。截至2016年2月，六辆投入使用的车辆里程达到350吨公里，没有出现任何严重故障或故障。牵引电池的负载平衡良好，并定期在站内充电。

在德国曼海姆市，一辆原型车(使用相同的能量存储)在没有乘客的情况下，在常规有轨电车网络中进行了长途测试。最后，仅靠牵引电池驱动的车辆行驶了41.6km(平均速度24.7km/h)。当然，这种操作在日常操作中是不现实的，但它表明，系统提供了一个储备，因此，即使在操作的干扰(如交通堵塞或事故)的情况下，车辆故障是相当不可能的。

结论

锂离子储能的集成可以提高有轨电车的运行效率。通过无悬链线运营，可以在不破坏城市景观的情况下使用一种有效的、环境友好的交通方式。牵引电池的充电完全自动进行，无需驾驶员进行任何控制操作。在过渡期间，确保推进的充分性能;因此，在没有任何驱动/制动力中断的情况下，过渡是安全舒适的。通过动态和静态充电的机会，该系统可以针对不同的轨道配置进行优化，并在高速度和高要求的轨道上实现高性能运行。自2014年8月以来，所提出的操作概念已被证明是成功的，用于客运车辆的操作，说明其能力和可靠性。

参考文献

1. 庞巴迪和FLEXITY 2是庞巴迪公司或其子公司的商标吗
2. Klohr M.， Beek M.: RNV和der MITRAC节能器- ein Erfahrungsbericht, SFT, Graz 2013
3. Fröhlich, M.， Klohr, M.， Rost, J.:轨道车辆的能量存储，PCIM，纽伦堡2010。