Unidad múltiple eléctrica de batería (BEMU) Pruebas de propulsión ferroviaria: Conversión de diésel a batería

Por qué se están acelerando las pruebas de unidades múltiples con baterías eléctricas

Los operadores ferroviarios tienen una, problema persistente: ramales y rutas regionales que transportan múltiples unidades diésel debido a la electrificación total (cable aéreo o tercer carril) no está económicamente justificado por el tráfico que transportan. Unidades múltiples eléctricas de batería (BEMU) se están convirtiendo en la respuesta, y la tecnología ha pasado rápidamente del servicio de piloto al de pasajeros. en el reino unido, una clase convertida 230 La unidad entró en servicio de pasajeros en un ramal de Thames Valley., y en pruebas en la red nacional estableció un récord mundial de mayor distancia recorrida por un tren de baterías con una sola carga — 320kilómetros, batiendo un récord anterior establecido por una unidad especialmente construida en Berlín. En Alemania y Austria, el talento de Alstom 3 El tren eléctrico de batería ha pasado de las rutas piloto al servicio regular de pasajeros y los principales pedidos de flotas reemplazan progresivamente las unidades diésel en las líneas regionales.. Para operadores de bancos de pruebas, esto representa una categoría de validación genuinamente nueva: la propulsión, batería, y el sistema de carga deben probarse como un paquete integrado específico para el ferrocarril, no adaptado de los protocolos de prueba de vehículos eléctricos automotrices. Operadores que convierten flotas existentes de unidades múltiples diésel, como hizo GWR con su Clase 230 conversión, añadir una arruga más: El paquete de tracción y batería debe validarse dentro de las limitaciones mecánicas y eléctricas de una plataforma de material rodante que no fue diseñada originalmente en torno a ella..

¿Qué diferencia las pruebas BEMU de las pruebas de tracción ferroviaria convencional o de vehículos eléctricos automotrices?

• Oportunidad y carga rápida de fin de línea: a diferencia de los vehículos eléctricos automotrices que se cargan durante la noche, Las BEMU a menudo se recargan en ráfagas cortas en las paradas de final de línea o mediante secciones de cables aéreos cuando estén disponibles., por lo que es necesario validar el sistema de carga para una rápida, ciclos repetidos de carga parcial, ni un solo ciclo profundo de carga-descarga.
• Operación en modo dual: Muchas BEMU funcionan con batería en secciones no electrificadas y se alimentan de cables aéreos. (mientras también recargas) sobre tramos electrificados, que requiere una transición fluida validada entre fuentes de energía sin interrupción de la tracción.
• Ciclo de trabajo específico del carril: Los ciclos de trabajo de múltiples unidades implican patrones frecuentes de parada y arranque con recuperación de frenado regenerativo en cada estación., muy diferente del perfil de velocidad sostenida, las baterías de vehículos eléctricos de automóvil suelen validarse frente a.
• Expectativas de larga vida útil de los activos: Se espera que el material rodante funcione 20-30+ años, por lo que la degradación de la batería y la durabilidad del sistema de tracción necesitan validación frente a una vida útil mucho más larga que la de los componentes de los vehículos eléctricos..

Elementos de prueba básicos

1. Mapeo del rendimiento del inversor y del motor de tracción

Mapeo completo de eficiencia de par-velocidad del motor de tracción y el paquete inversor bajo el ciclo de trabajo característico de parada-arranque de la unidad múltiple.

Métricas clave: eficiencia en toda la red par-velocidad, pérdidas de conmutación del inversor, Rendimiento térmico bajo eventos de aceleración repetidos..

2. Ciclos de carga/descarga del paquete de baterías

Valida el rendimiento de la batería en condiciones rápidas., patrón repetido de carga parcial característico de la recarga de final de línea y de sección de cable aéreo, en lugar de un único ciclo completo.

Métricas clave: retención de capacidad a través de patrones de ciclo parcial, tasa de aceptación de carga, Comportamiento térmico durante la carga parcial rápida..

3. Transición de fuente de alimentación de modo dual

Prueba el cambio fluido entre la energía de la batería y la energía del cable aéreo sin interrupción de la tracción ni sacudidas perceptibles para el pasajero..

Métricas clave: tiempo de transición, continuidad del par durante la conmutación, cualquier voltaje transitorio en el bus de tracción.

4. Recuperación de energía de frenado regenerativo

Mide la energía recuperada durante los frecuentes eventos de frenado inherentes a los patrones de paradas de estaciones de múltiples unidades y valida la recuperación en el paquete de baterías..

Métricas clave: energía recuperada por parada, eficiencia de recuperación, tasa de aceptación de la batería durante eventos de regeneración.

5. Validación de resistencia al alcance y al ciclo de trabajo

Ejecuta ciclos de trabajo de ruta representativos (perfil de grado, dejar de espaciar, tiempo de permanencia) para validar afirmaciones de alcance para aplicaciones específicas de ramales.

Métricas clave: rango por cargo en perfil de ruta representativo, consumo de energía por km, margen frente a los requisitos de ruta.

6. Degradación y durabilidad a largo plazo

Ciclos extendidos para proyectar la degradación de la batería y del sistema de tracción en comparación con la vida útil de varias décadas esperada del material rodante..

Métricas clave: tasa de desvanecimiento de capacidad por ciclo, Capacidad de fin de vida útil proyectada en los años de servicio objetivo., Tendencia de vida útil del rodamiento/aislamiento del motor de tracción.

Qué significa esto para la selección del banco de pruebas

La validación de BEMU necesita un banco de pruebas que pueda reproducir un ciclo de trabajo de parada-arranque específico del carril (no es un ciclo de conducción automotriz), combinado con un emulador de batería o capacidad de prueba de paquete de batería real configurado para patrones rápidos de carga parcial en lugar de ciclos profundos, e interfaz eléctrica de doble fuente para validar la transición de batería/cable aéreo. Dada la rapidez con la que los programas BEMU están pasando de pedidos piloto a pedidos de flota, Los proveedores que crean capacidad de prueba ahora tienen una oportunidad real de adelantarse a una curva de demanda que solo se intensificará a medida que más operadores busquen retirar unidades múltiples diésel obsoletas en ramales no electrificados.. Si está especificando capacidad de prueba para sistemas de batería y tracción ferroviaria eléctrica con batería, habla con nuestro equipo de ingeniería acerca de las configuraciones de prueba de ciclo de trabajo y fuente de alimentación de modo dual.