Unità multipla elettrica a batteria (BEMU) Test di propulsione ferroviaria: Conversione da diesel a batteria

Perché i test su unità multiple con batterie elettriche stanno accelerando

Gli operatori ferroviari hanno una specifica, problema ostinato: diramazioni e rotte regionali che trasportano unità multiple diesel perché completamente elettrificate (cavo aereo o terza rotaia) non è economicamente giustificato per il traffico che trasportano. Unità multiple elettriche a batteria (BEMU) stanno diventando la risposta, e la tecnologia è passata rapidamente dal servizio pilota a quello passeggeri. Nel Regno Unito, una classe convertita 230 l'unità è entrata in servizio passeggeri su una diramazione della Valle del Tamigi, e nei test sulla rete nazionale ha stabilito il record mondiale per la distanza massima percorsa da un treno di batterie con una singola carica — 320km, battendo un precedente record stabilito da un'unità appositamente costruita a Berlino. In Germania e Austria, il talento Alstom 3 Il treno elettrico a batteria è passato dalle rotte pilota al servizio passeggeri regolare con importanti ordini di flotte che hanno progressivamente sostituito le unità diesel sulle linee regionali. Per gli operatori dei banchi prova, questo rappresenta una categoria di validazione veramente nuova: la propulsione, batteria, e il sistema di tariffazione devono essere testati come un pacchetto integrato specifico per il trasporto ferroviario, non adattato dai protocolli di test dei veicoli elettrici automobilistici. Operatori che convertono flotte diesel multiple di unità esistenti, come ha fatto GWR con la sua Classe 230 conversione, aggiungere un'ulteriore ruga: il pacchetto di trazione e batteria deve essere convalidato entro i vincoli meccanici ed elettrici di una piattaforma di materiale rotabile che non è stata originariamente progettata attorno ad essa.

Cosa rende i test BEMU diversi dai test sui veicoli elettrici automobilistici o dai test convenzionali sulla trazione ferroviaria

• Opportunità e ricarica rapida di fine linea: a differenza dei veicoli elettrici automobilistici addebitati durante la notte, Le BEMU spesso si ricaricano in brevi periodi alle fermate di fine linea o tramite sezioni di cavi aerei, ove disponibili, quindi il sistema di tariffazione deve essere convalidato per una rapida, cicli ripetuti di carica parziale, non un singolo ciclo di carica-scarica profonda.
• Funzionamento a doppia modalità: molte BEMU funzionano a batteria su sezioni non elettrificate e attingono da cavi aerei (mentre si ricarica) su tratti elettrificati, che richiedono una transizione senza soluzione di continuità convalidata tra le fonti di alimentazione senza interruzione della trazione.
• Ciclo di lavoro specifico della rotaia: i cicli di lavoro di più unità comportano frequenti schemi di arresto-avvio con ripresa della frenata rigenerativa in ogni stazione, molto diverso dal profilo di velocità sostenuta rispetto al quale le batterie dei veicoli elettrici per autoveicoli vengono generalmente convalidate.
• Aspettative di lunga durata degli asset: è prevista la circolazione del materiale rotabile 20-30+ anni, pertanto, il degrado della batteria e la durata del sistema di trazione necessitano di essere convalidati rispetto a una durata di servizio molto più lunga rispetto ai componenti dei veicoli elettrici automobilistici.

Elementi fondamentali del test

1. Mappatura delle prestazioni del motore di trazione e dell'inverter

Mappatura completa dell’efficienza coppia-velocità del motore di trazione e del pacchetto inverter nel ciclo di lavoro stop-start caratteristico dell’unità multipla.

Metriche chiave: efficienza attraverso la griglia coppia-velocità, perdite di commutazione dell'inverter, prestazioni termiche sotto ripetuti eventi di accelerazione.

2. Ciclo di carica/scarica della batteria

Convalida le prestazioni della batteria sotto il rapido, modello ripetuto di carica parziale caratteristico della ricarica di fine linea e di sezione di cavo aereo, piuttosto che un singolo ciclo completo.

Metriche chiave: mantenimento della capacità attraverso modelli di ciclo parziale, tasso di accettazione della tariffa, comportamento termico durante la carica parziale veloce.

3. Transizione della fonte di alimentazione a doppia modalità

Testa il passaggio continuo tra l'alimentazione a batteria e l'alimentazione tramite cavo aereo senza interruzioni della trazione o sobbalzi avvertibili dal passeggero.

Metriche chiave: tempo di transizione, continuità della coppia durante la commutazione, qualsiasi transitorio di tensione sul bus di trazione.

4. Recupero energetico in frenata rigenerativa

Misura l'energia recuperata durante i frequenti eventi di frenata inerenti ai modelli di arresto della stazione con più unità e convalida il recupero nel pacco batteria.

Metriche chiave: energia recuperata per fermata, efficienza di recupero, tasso di accettazione della batteria durante gli eventi di rigenerazione.

5. Convalida della durata dell'autonomia e del ciclo di lavoro

Esegue cicli di lavoro rappresentativi del percorso (profilo di grado, interrompere il distanziamento, tempo di sosta) per convalidare le dichiarazioni di gamma per specifiche applicazioni di diramazione.

Metriche chiave: autonomia per carica su un profilo di percorso rappresentativo, consumo energetico per km, margine rispetto ai requisiti del percorso.

6. Degrado e durabilità a lungo termine

Ciclo esteso per proiettare il degrado della batteria e del sistema di trazione rispetto alla durata di servizio pluridecennale prevista per il materiale rotabile.

Metriche chiave: tasso di dissolvenza della capacità per ciclo, capacità di fine vita prevista negli anni di servizio target, andamento della durata dei cuscinetti/isolanti del motore di trazione.

Cosa significa per la selezione del banco prova

La validazione BEMU necessita di un banco di prova in grado di riprodurre un ciclo di lavoro stop-start specifico per la rotaia (non un ciclo di guida automobilistico), combinato con un emulatore di batteria o una reale capacità di test del pacco batteria configurato per modelli rapidi di carica parziale anziché per cicli profondi, e interfaccia elettrica a doppia sorgente per convalidare la transizione batteria/cavo aereo. Considerata la rapidità con cui i programmi BEMU si stanno spostando dagli ordini pilota a quelli di flotta, i fornitori che stanno costruendo capacità di test hanno ora una reale opportunità di anticipare una curva di domanda che è destinata ad aumentare man mano che sempre più operatori cercano di ritirare le unità multiple diesel obsolete sulle linee secondarie non elettrificate. Se stai specificando la capacità di prova per la trazione ferroviaria elettrica a batteria e i sistemi a batteria, parla con il nostro team di ingegneri sulle configurazioni di test delle fonti di alimentazione a ciclo di lavoro e dual-mode.