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1、第六章 列车运行能耗计算 及节能技术,列车运行能耗计算及节能技术,能耗是一项重要经济指标。能耗取决于机车类型、牵引质量、线路纵断面、运行速度、停站时间、机车状态等多种因素，与司机的操纵水平也有很大关系。合理确定能耗消耗量具有经济意义，对促进司机的操纵水平也有积极意义。,本章主要内容,内燃机车油耗的计算。电力机车耗电量的计算。节能技术研究,1 内燃机车燃油消耗量的计算,区段内的燃油消耗计算公式如下：其中：Ey=Ey1+Ey2=y(ey1t)+(ey2t)每万吨公里的燃油消耗量：,DF4(货)内燃机车燃油消耗量曲线图,DF4B(货)内燃机车燃油消耗量曲线图,DF11 内燃机车燃油消耗量曲线图,燃油
2、消耗量的线性插值法计算,燃油消耗量计算表格式,填表时应注意下列几点：,(1)起动过程中010kmh的单位时间燃油消耗量，DF4型机车按3kgmin取算，DF型按2.2kgmin取算。(2)牵引运行的单位时间燃油消耗量ey，根据运行速度和手柄位查表或查图取算。,DF4(货)内燃机车燃油消耗量曲线图,DF4(货)型内燃机车牵引计算主要数据表,填表时应注意下列几点：,(1)起动过程中010kmh的单位时间燃油消耗量，DF4型机车按3kgmin取算，DF型按2.2kgmin取算。(2)牵引运行的单位时间燃油消耗量ey，根据运行速度和手柄位查表或查图取算。(3)惰行、空气制动的单位时间燃油消耗量e0按柴
3、油机空转第0，1手柄位取算。,DF4(货)型内燃机车牵引计算主要数据表,填表时应注意下列几点：,(1)起动过程中010kmh的单位时间燃油消耗量，DF4型机车按3kgmin取算，DF型按2.2kgmin取算。(2)牵引运行的单位时间燃油消耗量ey，根据运行速度和手柄位查表或查图取算。(3)惰行、空气制动的单位时间燃油消耗量e0按柴油机空转第0，1手柄位取算。(4)机车在高原地区、高温地区采用修正后的牵引力Fx时，单位时间燃油消耗量ey也应当按相应的系数he和pe进行修正。,内燃机车耗油量随空气温度的修正系数he,内燃机车耗油量随海拔高度的修正系数pe,2 电力机车电能消耗量的计算,电力机车耗电
4、量Q通常按牵引运行耗电量Qy(包括自用电量)和惰行、制动及停站时的自用电量Q0以及出入段及途中调车作业耗电量三部分分别进行计算。即 QQy+Q0+Qt 电力机车耗电量按“有功电流”计算,SS1 电力机车有功电流曲线图,SS3 电力机车有功电流曲线图,6K型电力机车有功电流曲线图,电力机车电能消耗量的计算,(1)牵引运行时的耗电量 分为最高负荷牵引运行耗电量Qy1和部分负荷牵引运行耗电量Qy2QyQy1+Qy2,(kWh),(kWh),(2)惰行、制动、停站的自用电量(3)出入段及途中调车作业耗电量1)出入段作业每小时100kW;2)途中调车作业每小时250kW。货运电力机车每万吨公里的耗电量q
5、按下式计算(kWh(104tkm),利用牵引力计算牵引能耗,公式：E=F Vt/-机电效率,节能研究的目的是：在既有约束的情况下(运行时分、加减速度、工况转换时间)充分利用列车动能，减少牵引能耗。主要体现在列车达到或接近限速时如何选择惰行时机。在再生制动条件下，还要考虑到制动能量的反馈回收。节能模拟问题主要是惰行点的选择问题。,3 列车节能技术与相关研究,英国的研究,影响能耗的主要因素有：列车重量。当其他条件不变时，能耗与列车重量间存在线性关系，一般可用单位吨公里的能耗来描述。图定速度。包括站间距、运行时分、平均速度等；电机特性。牵引与制动。惰行点及其控制策略。在站间运行时采用惰行被认为是最有
6、效的节能措施。惰行的运用一般与运行时分大小有关。,澳大利亚的研究,减少能耗的方法主要包括：减少列车重量；用足运行时分，即减少列车等待，尽量采用惰行操纵方式；使用较大牵引力；采用尽可能多的驱动轴来获得初始起动加速度；在尽可能大的速度范围内维持牵引力；使用较高的制动率。,曲线对能耗的影响,不同曲线半径的列车能耗曲线图,坡道对能耗的影响,上坡道不同坡度的列车能耗曲线图,限速对能耗的影响,不同限速下的列车能耗曲线图,能耗与列车重量及限速的关系,站间距为1km时的能耗曲线图,能耗与列车重量及限速的关系,节能坡：线路纵断面形式是凹形纵断面，采用节能坡可以达到降低列车运行能耗的目的。,节能坡对能耗的影响,节
7、能坡对能耗的影响,设置站间距分别为1km、2km、3km，节能坡坡长为200m、坡度为40，列车从一个车站静止起动，运行至另一个车站停车。,站间距1km，有、无节能坡模拟运行速度-距离图,计算结果,线路纵断面形式的确定,两站标高不变，只改变纵断面的设计，三个方案运行时分差别不大，达到了相同的运行效果，在这3公里多 的区间能耗费用节省了2540%，30年累计节省费用约一亿元。,计算结果,节能操纵规则研究,加速过程按最大牵引力计算；停车制动按最大制动来计算；除了停车制动外，避免采用空气制动；在约束条件下协调采用匀速及惰行策略。计算速度：列车在不同路段不能低于计算速度牵引，它对惰行时间长度的确定有重
8、要影响；限制速度：主要限制牵引方式持续的时间；列车运行时分：它也是限制惰行采用的主要约束。,惰行点的选择,限制条件：计算速度的限制 运行时分的限制,典型过渡段的节能算法,上坡的运行状态,典型过渡段的节能算法,下坡的运行状态,典型过渡段的节能算法,上下坡组合时列车的运行状态,节能算法的实施,列车节能运行方式工况转换示意图,算例,(3),(2),(1),(1)节时策略(2)目标速度为60km/h(3)目标速度为50km/h,运营费支出统计,列车节能相关研究,地铁列车惰行控制,站间列车运行模式示意图,节能仿真运行过程图示,列车节能运行过程,最高运行速度,最低运行速度,案例,线路数据,列车数据,模拟参数设置,列车运行速度-距离曲线,节能运行比较图,新港东-磨碟沙区间节能运行比较图,新港东-磨碟沙区间坡道数据,广州地铁线路节能运行结果统计表,对于地1次列车，采用节能方案时，全线运行时间比原方案多19s；全线能耗比原方案减少39.56 kWh，节能15.0%；对于地3次列车，采用节能方案时，全线运行时间比原方案多8s；全线能耗比原方案减少62.92 kWh，节能13.2%。,小结,内燃机车油耗的计算。电力机车耗电量的计算。节能技术研究,
