Batterieelektrischer Triebzug (BEMU) Prüfung von Schienenantrieben: Umrüstung von Diesel auf Batterie

Warum die Erprobung batterieelektrischer Triebzüge an Fahrt gewinnt

Bahnbetreiber haben eine Besonderheit, hartnäckiges Problem: Nebenstrecken und Regionalstrecken, die aufgrund der vollständigen Elektrifizierung Dieseltriebzüge befördern (Oberleitung oder dritte Schiene) ist für den von ihnen beförderten Verkehr wirtschaftlich nicht gerechtfertigt. Batterieelektrische Triebzüge (BEMUs) werden zur Antwort, und die Technologie hat sich schnell vom Piloten- zum Passagierdienst entwickelt. In Großbritannien, eine umgewandelte Klasse 230 Die Einheit wurde auf einer Nebenstrecke im Thames Valley in den Personenverkehr aufgenommen, Bei Tests im nationalen Netz stellte es einen Weltrekord für die weiteste Strecke auf, die ein Batteriezug mit einer einzigen Ladung zurücklegte — 320km, Damit wurde ein bisheriger Rekord einer eigens dafür errichteten Einheit in Berlin übertroffen. In Deutschland und Österreich, das Alstom Talent 3 Der batterieelektrische Zug ist über Pilotstrecken hinaus in den regulären Personenverkehr übergegangen, wobei große Flottenaufträge nach und nach Dieseleinheiten auf Regionalstrecken ersetzen. Für Prüfstandbetreiber, Dies stellt eine wirklich neue Validierungskategorie dar: der Antrieb, Batterie, und Ladesystem müssen als integriertes bahnspezifisches Paket getestet werden, nicht von Testprotokollen für Elektrofahrzeuge im Automobilbereich übernommen. Betreiber, die bestehende Flotten von Dieseltriebzügen umrüsten, wie es GWR mit seiner Klasse tat 230 Konvertierung, eine weitere Falte hinzufügen: Das Traktions- und Batteriepaket muss innerhalb der mechanischen und elektrischen Einschränkungen einer Schienenfahrzeugplattform validiert werden, die ursprünglich nicht dafür konzipiert wurde.

Was unterscheidet BEMU-Tests von Automotive-EV- oder konventionellen Bahn-Traktionstests?

• Gelegenheit und End-of-Line-Schnellladung: im Gegensatz zu Pkw-Elektrofahrzeugen, die über Nacht aufgeladen werden, BEMUs laden sich oft in kurzen Stößen an Endhaltestellen oder über Oberleitungsabschnitte auf, sofern verfügbar, Daher muss das Ladesystem auf Schnelligkeit validiert werden, wiederholte Teilladezyklen, kein einziger tiefer Lade-Entlade-Zyklus.
• Dual-Mode-Betrieb: Viele BEMUs fahren mit Batterien über nicht elektrifizierte Abschnitte und beziehen ihre Energie aus der Oberleitung (und gleichzeitig aufladen) über elektrifizierte Abschnitte, Erfordert einen validierten nahtlosen Übergang zwischen Stromquellen ohne Traktionsunterbrechung.
• Bahnspezifischer Arbeitszyklus: Die Arbeitszyklen mehrerer Einheiten umfassen häufige Stopp-Start-Muster mit der Wiederherstellung der regenerativen Bremsung an jeder Station, Sie unterscheiden sich stark von dem Dauergeschwindigkeitsprofil, anhand dessen Elektrofahrzeugbatterien normalerweise validiert werden.
• Lange Erwartungen an die Lebensdauer der Vermögenswerte: Rollmaterial soll fahren 20-30+ Jahre, Daher müssen die Batterieverschlechterung und die Haltbarkeit des Traktionssystems anhand einer viel längeren Lebensdauer als Komponenten von Elektrofahrzeugen validiert werden.

Kerntestaufgaben

1. Leistungszuordnung von Fahrmotoren und Wechselrichtern

Vollständige Zuordnung des Drehmoment-Drehzahl-Wirkungsgrads des Fahrmotor- und Wechselrichterpakets unter dem charakteristischen Stopp-Start-Arbeitszyklus des Triebzugs.

Schlüsselkennzahlen: Effizienz im gesamten Drehmoment-Drehzahl-Raster, Schaltverluste des Wechselrichters, thermische Leistung bei wiederholten Beschleunigungsereignissen.

2. Lade-/Entladezyklus des Akkus

Überprüft die Batterieleistung unter Strom, Wiederholtes Teilladungsmuster, das für das Aufladen am Leitungsende und im Oberleitungsabschnitt charakteristisch ist, statt eines einzigen vollständigen Zyklus.

Schlüsselkennzahlen: Kapazitätserhaltung über Teilzyklusmuster hinweg, Gebührenakzeptanzrate, thermisches Verhalten bei schneller Teilladung.

3. Übergang zur Dual-Mode-Stromquelle

Testet den nahtlosen Wechsel zwischen Batteriestrom und Oberleitungsstrom ohne Traktionsunterbrechung oder für den Fahrgast spürbare Erschütterungen.

Schlüsselkennzahlen: Übergangszeit, Drehmomentkontinuität während der Umschaltung, Spannungsspitzen am Traktionsbus.

4. Regenerative Bremsenergierückgewinnung

Misst die zurückgewonnene Energie während der häufigen Bremsvorgänge, die bei den Stationsstoppmustern mehrerer Einheiten auftreten, und validiert die Rückgewinnung in den Batteriesatz.

Schlüsselkennzahlen: zurückgewonnene Energie pro Stopp, Wiederherstellungseffizienz, Batterieakzeptanzrate während Regenerationsereignissen.

5. Validierung der Reichweite und Einschaltdauer

Führt repräsentative Routen-Arbeitszyklen durch (Notenprofil, Abstand stoppen, Verweilzeit) um Reichweitenansprüche für bestimmte Nebenleitungsanwendungen zu validieren.

Schlüsselkennzahlen: Reichweite pro Ladung auf repräsentativem Streckenprofil, Energieverbrauch pro km, Spielraum gegenüber Routenanforderungen.

6. Langfristiger Abbau und Haltbarkeit

Erweiterter Zyklusbetrieb, um die Verschlechterung der Batterie und des Traktionssystems im Vergleich zur erwarteten Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten für Schienenfahrzeuge zu prognostizieren.

Schlüsselkennzahlen: Kapazitätsschwundrate pro Zyklus, voraussichtliche End-of-Life-Kapazität bei angestrebten Betriebsjahren, Trend zur Lebensdauer von Traktionsmotorlagern/Isolierung.

Was das für die Prüfstandsauswahl bedeutet

Für die BEMU-Validierung ist ein Prüfstand erforderlich, der einen bahnspezifischen Stopp-Start-Arbeitszyklus reproduzieren kann (kein Automobil-Fahrzyklus), kombiniert mit einem Batterieemulator oder einer Testfunktion für echte Batteriepakete, die für schnelle Teilladungsmuster statt Tiefenzyklen konfiguriert ist, und eine elektrische Dual-Source-Schnittstelle zur Validierung des Batterie-/Oberleitungsübergangs. Angesichts der Geschwindigkeit, mit der BEMU-Programme von Pilotaufträgen zu Flottenaufträgen übergehen, Anbieter, die Testkapazitäten aufbauen, haben jetzt eine echte Chance, einer Nachfragekurve einen Schritt voraus zu sein, die nur noch steiler werden wird, da immer mehr Betreiber versuchen, veraltete Dieseltriebzüge auf nicht elektrifizierten Nebenstrecken auszumustern. Wenn Sie die Testkapazität für batterieelektrische Schienenantriebs- und Batteriesysteme angeben, Sprechen Sie mit unserem Engineering-Team Informationen zu Testkonfigurationen für Arbeitszyklen und Dual-Mode-Stromquellen.