Akumulatorowo-elektryczny zespół trakcyjny (BEMU) Testowanie napędu kolejowego: Konwersja diesla na akumulator

Dlaczego testy wielu jednostek akumulatorowych nabierają tempa?

Operatorzy kolejowi mają specyficzną, uparty problem: odgałęzienia i trasy regionalne, które obsługują spalinowe zespoły trakcyjne ze względu na pełną elektryfikację (przewód napowietrzny lub trzecia szyna) nie jest ekonomicznie uzasadnione ze względu na ruch, jaki wykonują. Bateryjne elektryczne zespoły trakcyjne (BEMU) stają się odpowiedzią, a technologia szybko przeniosła się z pilotażu do obsługi pasażerów. W Wielkiej Brytanii, przekonwertowana klasa 230 jednostka rozpoczęła obsługę pasażerów na odgałęzieniu Thames Valley, a podczas testów w sieci krajowej ustanowił rekord świata w zakresie najdalszego dystansu przebytego przez pociąg akumulatorowy na jednym ładowaniu — 320km, pobijając poprzedni rekord ustanowiony przez specjalnie zbudowaną jednostkę w Berlinie. W Niemczech i Austrii, talentu Alstomu 3 pociągi akumulatorowo-elektryczne przeszły poza trasy pilotażowe i wkroczyły do ​​regularnych przewozów pasażerskich, a główne zamówienia floty stopniowo zastępują jednostki wysokoprężne na liniach regionalnych. Dla operatorów stanowisk testowych, stanowi to naprawdę nową kategorię walidacji: napęd, bateria, i system ładowania należy przetestować jako zintegrowany pakiet specyficzny dla kolei, nie zaadaptowano z protokołów testów pojazdów elektrycznych. Operatorzy dokonujący konwersji istniejących flot zespołów trakcyjnych z silnikiem Diesla, tak jak GWR zrobił ze swoją klasą 230 konwersja, dodaj kolejną zmarszczkę: zespół trakcji i akumulatora musi zostać sprawdzony pod kątem ograniczeń mechanicznych i elektrycznych platformy taboru, który nie został pierwotnie dla niej zaprojektowany.

Czym różnią się testy BEMU od testów pojazdów elektrycznych i trakcji kolejowej konwencjonalnej?

• Możliwości i szybkie ładowanie na końcu linii: w przeciwieństwie do samochodowych pojazdów elektrycznych ładowanych w ciągu nocy, BEMU często ładują się w krótkich seriach na przystankach na końcach linii lub poprzez odcinki przewodów napowietrznych, jeśli są dostępne, dlatego należy sprawdzić, czy system ładowania jest szybki, powtarzane cykle częściowego ładowania, ani jednego głębokiego cyklu ładowania i rozładowania.
• Praca w dwóch trybach: wiele BEMU działa na akumulatorach na niezelektryfikowanych odcinkach i czerpie z przewodu napowietrznego (jednocześnie ładując) na odcinkach zelektryfikowanych, wymagające sprawdzonego, płynnego przejścia między źródłami zasilania bez przerw w trakcji.
• Cykl pracy specyficzny dla kolei: cykle pracy wielu jednostek obejmują częste wzorce zatrzymywania i uruchamiania z odzyskiwaniem hamowania regeneracyjnego na każdej stacji, bardzo różni się od profilu stałej prędkości, na podstawie którego zwykle sprawdzane są samochodowe akumulatory EV.
• Oczekiwania dotyczące długiego życia aktywów: oczekuje się, że tabor będzie kursował 20-30+ lata, dlatego degradacja akumulatora i trwałość układu trakcyjnego wymagają sprawdzenia w oparciu o znacznie dłuższą żywotność niż komponenty pojazdów elektrycznych.

Podstawowe elementy testowe

1. Mapowanie wydajności silnika trakcyjnego i falownika

Pełne mapowanie wydajności momentu obrotowego i prędkości pakietu silnika trakcyjnego i falownika w ramach charakterystycznego cyklu pracy stop-start zespołu trakcyjnego.

Kluczowe wskaźniki: wydajność w całej siatce momentu obrotowego, straty przełączania falownika, wydajność cieplna w warunkach powtarzających się przyspieszeń.

2. Cykliczne ładowanie/rozładowanie akumulatora

Sprawdza wydajność baterii w warunkach szybkiego, powtarzalny wzór częściowego ładowania, charakterystyczny dla ładowania na końcu linii i ładowania odcinkiem przewodu napowietrznego, zamiast jednego pełnego cyklu.

Kluczowe wskaźniki: utrzymanie wydajności w cyklach częściowych, współczynnik akceptacji opłat, zachowanie termiczne podczas szybkiego ładowania częściowego.

3. Dwumodowe przejście źródła zasilania

Testuje płynne przełączanie między zasilaniem akumulatorowym a zasilaniem z przewodu napowietrznego bez przerw w trakcji lub wstrząsów zauważalnych dla pasażera.

Kluczowe wskaźniki: czas przejścia, ciągłość momentu obrotowego podczas przełączania, wszelkie stany przejściowe napięcia w szynie trakcyjnej.

4. Regeneracyjne odzyskiwanie energii hamowania

Mierzy energię odzyskaną podczas częstych zdarzeń hamowania charakterystycznych dla wzorców zatrzymywania wielu jednostek na stacji i sprawdza odzysk energii w zestawie akumulatorów.

Kluczowe wskaźniki: odzyskana energia na postój, efektywność odzyskiwania, współczynnik akceptacji baterii podczas zdarzeń regeneracji.

5. Walidacja zasięgu i wytrzymałości w cyklu pracy

Wykonuje reprezentatywne cykle pracy trasy (profil klasy, przestań odstępować, czas przebywania) w celu sprawdzenia oświadczeń dotyczących zakresu dla konkretnych zastosowań w odgałęzieniach.

Kluczowe wskaźniki: zasięg na jednym ładowaniu na reprezentatywnym profilu trasy, zużycie energii na km, margines w stosunku do wymagań trasy.

6. Długoterminowa degradacja i trwałość

Rozszerzona jazda rowerem w celu prognozowania degradacji akumulatorów i systemów trakcyjnych w porównaniu z oczekiwanym przez wiele dziesięcioleci okresem użytkowania taboru.

Kluczowe wskaźniki: szybkość zanikania pojemności na cykl, przewidywana wydajność po zakończeniu okresu użytkowania w docelowych latach użytkowania, trend trwałości łożysk/izolacji silnika trakcyjnego.

Co to oznacza dla wyboru stanowiska testowego

Do walidacji BEMU potrzebne jest stanowisko testowe, które może odtworzyć cykl pracy stop-start specyficzny dla kolei (a nie cykl jazdy samochodu), w połączeniu z emulatorem akumulatora lub możliwością testowania rzeczywistego zestawu akumulatorów skonfigurowanego pod kątem szybkich wzorców częściowego ładowania, a nie głębokich cykli, oraz interfejs elektryczny z dwoma źródłami w celu sprawdzenia przejścia akumulatora/przewodu napowietrznego. Biorąc pod uwagę, jak szybko programy BEMU przechodzą od zamówień pilotażowych do zamówień flotowych, dostawcy budujący możliwości testowe mają teraz realną szansę na wyprzedzenie krzywej popytu, która będzie się tylko pogłębiać w miarę, jak coraz więcej operatorów będzie chciało wycofywać z eksploatacji starzejące się dieslowe zespoły trakcyjne na niezelektryfikowanych odgałęzieniach. Jeśli określasz pojemność testową dla trakcji kolejowej i systemów akumulatorowych z napędem elektrycznym, porozmawiaj z naszym zespołem inżynierów o konfiguracjach testowych źródeł zasilania w cyklu pracy i w dwóch trybach.