RU2742839C1

RU2742839C1 - Способ и система конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок

Info

Publication number: RU2742839C1
Application number: RU2020123004A
Authority: RU
Inventors: Явэй ЧЖАН; Гохун ЧЖАН; Лучжоу ЛЮ; Тун ВАН; Сяохуэй ЖЭНЬ; Яньдун ЧЖАН; Кунь ВАН; Пэнфэй ДУАНЬ; Сяньдин ЯН; Вэй ЛЮ; Ян Ян
Original assignee: СиЭрЭрСи ЦИНДАО СЫФАН РОЛЛИН СТОК РИСЁРЧ ИНСТИТЬЮТ КО., ЛТД.
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2021-02-11
Also published as: IL276454A; CN108437806B; KR102213266B1; KR20200088899A; JP6937930B2; CN108437806A; EP3705339A1; MY183939A; WO2019184488A1; EP3705339A4; US11065965B2; US20200391596A1; JP2021508645A

Abstract

Группа изобретений относится к использованию регенерируемой тормозной мощности. Способ конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок заключается в следующем. Выполняют расчет предварительно сконфигурированной мощности устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, предназначенного для тяговой подстанции в соответствии с рекуперативной тормозной мощностью тяговой подстанции. Выполняют оптимальную конфигурацию мощности для устройств регенерации энергии с получением оптимально сконфигурированной мощности устройств регенерации, соответствующих тяговой подстанции. Выполняют конфигурацию для общего количества устройств регенерации энергии, установленных в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью устройств регенерации энергии рекуперативного торможения. Выполняют конфигурации для типа устройств регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции. Также заявлена система конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок. Технический результат заключается в повышении эффективности регенерации энергии торможения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая заявка относится к области регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок, в частности, к способу и системе конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Потребление электроэнергии в метро составляет большую часть эксплуатационных расходов в метро. В транспортных средствах для городских железнодорожных перевозок для торможения обычно используются средства типа «рекуперативное торможение + резистивное торможение + механическое торможение». Кинетическая энергия поездов посредством рекуперативного торможения преобразуется в электрическую энергию, которая затем возвращается в сеть электропитания. Часть энергии рекуперативного торможения может поглощаться соседними транспортными средствами на линии. Если регенеративная энергия не может быть поглощена соседними транспортными средствами, регенеративная энергия будет поглощаться резисторами или режим торможения будет переключен на воздушное торможение, энергия торможения будет потрачена впустую, и возникнут такие проблемы, как повышение температуры в туннеле и загрязнение пылью. Чтобы улучшить использование рекуперативного торможения в поездах, снизить потребление электроэнергии во время эксплуатации, снизить эксплуатационные расходы и уменьшить загрязнение воздуха, энергия торможения, как правило, рециркулируется путем конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения в системе городских железнодорожных перевозок.

В настоящее время основные режимы рекуперативной регенерации энергии делятся на два типа: тип возврата энергии и тип сохранения энергии.

Устройства регенерации рекуперативной энергии типа возврата энергии используют инвертор для преобразования избыточной энергии рекуперативного торможения в сети электропитания постоянного тока в электропитание переменного тока и возврата в сеть переменного тока среднего напряжения с помощью трансформатора возврата энергии для использования другими потребляющими устройствами в той же сети среднего напряжения, благодаря чему достигается цель экономии энергии; в режиме регенерации рекуперативной энергии типа сохранения энергии средство сохранения энергии соединяют с сетью постоянного напряжения на подстанции с помощью устройства переключения и двунаправленного преобразователя постоянного тока в постоянный ток для поглощения энергии рекуперативного торможения во время торможения поезда и высвобождения энергии рекуперативного торможения во время тяги поезда, и в этом режиме способ поглощения с использованием суперконденсатора в качестве средства сохранения энергии является относительно известным.

Рекуперативное торможение поездов метро приводит к большой нестабильности системы электропитания постоянного тока для метро. Вместо использования тормозных резисторов обычные устройства регенерации энергии типа сохранения энергии и типа возврата энергии различными способами поглощают несбалансированную относительно подачи-потребления мощность (энергию), полученную в результате рекуперативного торможения, для поддержания стабильности системы электропитания постоянного тока. В режиме сохранения энергии несбалансированная энергия накапливается в системе постоянного тока; в то время как в режиме возврата энергии эта часть энергии подается обратно в замкнутую цепь переменного тока среднего напряжения, а затем подается на другие потребляющие устройства через замкнутую цепь. Эти два режима имеют свои преимущества и недостатки. Устройства возврата энергии имеют такие преимущества, как высокая мощность, малое занимаемое пространство и тому подобное. Однако после использования устройств возврата энергии достигается двунаправленный поток энергии между системой электропитания постоянного тока и замкнутой цепью переменного тока среднего напряжения, тем самым увеличивая сложность потока энергии в системе. Поскольку потребление потребляющими устройствами замкнутой цепи переменного тока среднего напряжения все еще колеблется, в практических применениях все еще существует проблема возврата мощности в высоковольтную систему питания. Между тем, поскольку между замкнутой цепью переменного тока среднего напряжения и сетью электропитания постоянного тока имеется несколько соединений, возникает проблема с циркулирующим током, когда работают устройства возврата энергии. И в то же время, режим сохранения энергии имеет простые интерфейсы, не связан с цепью переменного тока и имеет свойство сдерживать падение напряжения в цепи. Однако, поскольку поглощение энергии ограничено мощностью средства сохранения энергии, конфигурация достаточно высокой мощности сохранения энергии увеличит размер и стоимость устройств и снизит экономическую эффективность устройств. Кроме того, если мощность устройств регенерации рекуперативной энергии сконфигурирована слишком низкой, рекуперативная энергия не может быть эффективно поглощена во время мощного торможения поезда, так что потребление энергии тормозными резисторами увеличивается, и это невыгодно для долгосрочного энергосбережения; и, если мощность устройств регенерации рекуперативной энергии слишком высока, стоимость приобретения устройств увеличивается, а мощность устройств не используется и тратится впустую.

В настоящее время устройства для регенерации энергии рекуперативного торможения установлены на более чем 20 линиях метрополитена в Китае (в основном в Пекине, Чунцине, Чжэнчжоу, Чанша, Чэнду и т.д.), но устройства для регенерации энергии рекуперативного торможения установлены на одной или нескольких тяговых подстанциях на большинстве линий, целью установки устройств является просто рециркуляция как можно большего количества энергии. Конфигурация устройств не рассчитана научно и обоснованно. В настоящее время нет научного и систематического метода расчета для конфигурации устройств регенерации энергии рекуперативного торможения на всей линии метро.

Ввиду этого необходимо предоставить систему и способ конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок, которые могут реализовать разумную конфигурацию устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

С учетом недостатков известного уровня техники, цель настоящей заявки - предоставить способ и систему конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок.

Для достижения вышеуказанной цели техническое решение по настоящей заявке представляет собой:

способ конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок, включающий следующие этапы:

S1: Сначала выполнение моделирования и расчета тяги поезда, дальнейшее выполнение моделирования и расчета источника питания поезда в соответствии с результатом моделирования и расчета тяги поезда с получением рекуперативной тормозной мощности S_n(t) тяговой подстанции n и расчет предварительно сконфигурированной мощности Р_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, предназначенного для тяговой подстанции n, в соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) тяговой подстанции n, где n ∈ {1, 2, 3,… N}, a N - общее количество тяговых подстанций.

S2: В соответствии с предварительно сконфигурированной мощностью Р_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и в сочетании со спецификацией существующих устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, учитывая, что когда устройство регенерации энергии рекуперативного торможения выходит из строя, соседние устройства регенерации энергии рекуперативного торможения способны полностью поглощать энергию рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения, выполнение оптимальной конфигурации мощности для устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующих тяговой подстанции п.

S3: Выполнение конфигурации для общего количества М устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, установленных в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения.

S4: Дополнительное выполнение конфигурации для типа устройств регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n и общим количеством М установленных устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, а также местоположений устройств регенерации энергии рекуперативного торможения.

Предпочтительно, этап S1 включает следующие этапы:

S11: Моделирование и расчет тяги поезда: получение кривой потребления энергии тяги - скорости, кривой энергии рекуперативного торможения - скорости, с помощью алгоритма моделирования тяги модуля моделирования и расчета тяги посредством параметров информации о транспортном средстве, параметров динамических характеристик, параметров сопротивления, параметров характеристик тяги и параметров характеристик электрического торможения.

S12: Моделирование и расчет источника питания поезда: получение рекуперативной тормозной мощности S_n(t) тяговой подстанции n с помощью модуля моделирования и расчета источника питания алгоритма моделирования источника питания в соответствии с кривой потребления энергии тяги - скорости и кривой энергии рекуперативного торможения - скорости, полученных модулем моделирования и расчета тяги, и в сочетании с параметрами импеданса линии электропитания, параметрами местоположения и мощности тяговой подстанции, количеством отправлений.

S13: Предварительная конфигурация и расчет мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения: выполнение предварительной конфигурации мощности устройства регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n в соответствии с полученной рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) тяговой подстанции n.

Предпочтительно, этап S13 включает следующие этапы:

S131: Получение рекуперативной тормозной мощности S_nx(t), соответствующей различным интервалам х отправления, в соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) тяговой подстанции n, рассчитанной путем моделирования и расчета источника питания поезда, где х ∈ {1, 2, 3,… X}, X обозначает количество интервалов х отправления, а интервалы х отправления связаны с планом работы метро.

S132: В соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_nx(t) при разных интервалах х отправления, получают совокупность действительных значений S_Tnx рекуперативной тормозной мощности в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления тяговой подстанции n, где Т связано с максимальной скоростью движения поезда.

S133: Получение действительного значения максимальной мощности Р_nхрекуперативного торможения в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления в соответствии с совокупностью действительных значений S_Tnx.

S134: Получение предварительно сконфигурированной мощности Р_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующей тяговой подстанции n, где Р_n = Мах {Р_n1, Р_n2, …, Р_nx, …, Р_nX}.

Предпочтительно, этап S2 включает следующие этапы:

S21: Преобразование фактически сконфигурированной мощности Z_n в соответствии с предварительно сконфигурированной мощностью Р_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и спецификацией существующих устройств регенерации энергии рекуперативного торможения.

S22: Определение, когда устройство регенерации энергии рекуперативного торможения выходит из строя, способны ли соседние устройства регенерации энергии рекуперативного торможения полностью поглощать энергию рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения; если это так, фактически сконфигурированная мощность соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения является оптимально сконфигурированной мощностью; и, если нет, увеличение мощности соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения.

Предпочтительно, этап S22 включает следующие этапы:

S221: В соответствии с S13, получение предварительно сконфигурированной мощности Р_n, интервала х отправления и действительного значения максимальной мощности Р_nх рекуперативного торможения в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления вышедшего из строя устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, в то же время получение действительных значений максимальной мощности рекуперативного торможения соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения P_(n-1)x и P_(n+1)x в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления.

S222: Определение того, справедливо ли Z_n-1+Z_n+1 ≥ P_n-1+P_n+P_n+1; если это так, фактически сконфигурированные мощности Z_n-1 и Z_n+1 соседних тяговых подстанций n-1 и n+1 остаются неизменными; а, если нет, выполнение S223.

S223: Определение величины расстояний от тяговой подстанции п соответственно до соседней тяговой подстанции n-1 и до соседней тяговой подстанции n+1 L_n(n-1) и L_n(n+1); если L_n(n-1) ≥ L_n(n+1), увеличение фактически сконфигурированной мощности Z_n+1 тяговой подстанции n+1 на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n+1, а оптимально сконфигурированная мощность Q_n-1 тяговой подстанции n-1 является фактически сконфигурированной мощностью Z_n-1; если L_n(n-1) ≤ L_n(n+1), увеличение фактически сконфигурированной мощности Z_n-1 тяговой подстанции n-1 на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n-1, а оптимально сконфигурированная мощность Q_n+1 тяговой подстанции n+1 - это фактически сконфигурированная мощность Z_n+1.

S221: Согласно этапу S13, получение предварительно сконфигурированной мощности Р_n-1 и Р_n+1 соседних вышедших из строя устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, и согласно способу на этапе S21 преобразование фактически сконфигурированной мощности Z_n-1 и Z_n+1 из этих двух.

S222: Определение того, справедливо ли Z_n-1+Z_n+1 ≥ P_(n-1)x+P_nx+P_(n+1)x; если это так, фактически сконфигурированные мощности Z_n-1 и Z_n+1 соседних тяговых подстанций n-1 и n+1 остаются неизменными; а, если нет, выполнение S223.

S223: Определение величины расстояний от тяговой подстанции n соответственно до соседней тяговой подстанции n-1 и до соседней тяговой подстанции n+1 L_n(n-1) и L_n(n+1); если L_n(n-1) ≥ L_n(n+1), увеличение фактически сконфигурированной мощности Z_n+1 тяговой подстанции n+1 на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n+1, а оптимально сконфигурированная мощность Q_n-1 тяговой подстанции n-1 является фактически сконфигурированной мощностью Z_n-1, если L_n(n-1) ≤ L_n(n+1), увеличение фактически сконфигурированной мощности Z_n-1 тяговой подстанции n-1 на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n-1, а оптимально сконфигурированная мощность Q_n+1 тяговой подстанции n+1 - это фактически сконфигурированная мощность Z_n+1.

Предпочтительно, этап S3 включает следующие этапы:

S31: Определение того, является ли оптимально сконфигурированная мощность Q_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующего тяговой подстанции n, в два раза меньшей значения единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения; если это так, снятие устройства регенерации энергии рекуперативного торможения с тяговой подстанции n; и, если нет, установка устройства регенерации энергии рекуперативного торможения на тяговой подстанции n в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n.

S32: Получение фактического общего количества М установленных устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и общей фактической сконфигурированной мощности

устройств регенерации энергии рекуперативного торможения в соответствии с результатом, определенным на этапе S31, при этом оптимально сконфигурированная мощность, которая меньше удвоенного значения единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, не включается в Q_n.

S31: Определение того, является ли оптимально сконфигурированная мощность Q_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующего тяговой подстанции n, меньше значения единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения; если это так, снятие устройства регенерации энергии рекуперативного торможения с тяговой подстанции n; и, если нет, установка устройства регенерации энергии рекуперативного торможения на тяговой подстанции n в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n.

устройств регенерации энергии рекуперативного торможения в соответствии с результатом, определенным на этапе S31, при этом оптимально сконфигурированная емкость, которая меньше удвоенного значения единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, не включается в Q_n.

Предпочтительно, этап S4 включает следующие этапы:

S41: Вычисление средней мощности

устройств регенерации энергии рекуперативного торможения согласно результату вычисления на этапе S32.

S42: Определение, является ли тяговая подстанция n соседней с основной подстанцией; если это так, конфигурирование устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующего тяговой подстанции n, в качестве блока накопления энергии; и, если нет, выполнение этапа S43.

S43: Определение того, является ли оптимально сконфигурированная мощность Q_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующего тяговой подстанции n, меньше, чем средняя мощность Е; если это так, конфигурирование устройства регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n в качестве блока накопления энергии; и, если нет, конфигурирование устройства регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n в качестве блока возврата энергии.

Предпочтительно, параметры информации о транспортном средстве включают тип транспортного средства, сортировку и нагрузку; параметры динамических характеристик включают ускорение и замедление транспортного средства; параметры сопротивления включают начальное сопротивление и основное сопротивление; параметры характеристик тяги включают тяговую силу; и параметры характеристик электрического торможения включают электрическую силу торможения.

Предпочтительно на этапе S22 однократное увеличение мощности соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения на значение единицы мощности.

Система конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок, при этом система использует способ конфигурирования, описанный выше:

система содержит блок предварительного конфигурирования, блок оптимального конфигурирования мощности, блок конфигурирования общего количества и блок конфигурирования типа;

блок предварительного конфигурирования предусмотрен для выполнения моделирования и расчета тяги поезда, дальнейшего выполнения моделирования и расчета источника питания поезда в соответствии с результатом моделирования и расчета тяги поезда с получением рекуперативной тормозной мощности S_n(t) тяговой подстанции n и расчета предварительно сконфигурированной мощности Р_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, предназначенного для тяговой подстанции n, в соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) тяговой подстанции n, где n ∈ {1, 2, 3,… X}, a N - общее количество тяговых подстанций; блок оптимального конфигурирования мощности предусмотрен для оптимальной конфигурации мощности для устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующих тяговой подстанции n, в соответствии с предварительно сконфигурированной мощностью Р_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и в сочетании со спецификацией существующих устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, и, учитывая, что когда устройство регенерации энергии рекуперативного торможения выходит из строя, соседние устройства регенерации энергии рекуперативного торможения способны полностью поглощать энергию рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения;

блок конфигурирования общего количества предусмотрен для выполнения конфигурации для общего количества М устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, установленных в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения;

блок конфигурирования типа предусмотрен для дополнительного выполнения конфигурации для типа устройств регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n и общим количеством М установленных устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, а также местоположений устройств регенерации энергии рекуперативного торможения.

В сравнении с известным уровнем техники настоящее изобретение обладает следующими преимуществами и полезными эффектами.

1. В способе конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок, предусмотренном настоящей заявкой, посредством разумного конфигурирования мощности и количества устройств регенерации энергии рекуперативного торможения на тяговых подстанциях энергия рекуперативного торможения, генерируемая поездом во время торможения, может полностью поглощается, и потребление энергии тормозными резисторами значительно снижается. Соответственно, достигается лучший эффект энергосбережения, исключается износ устройств регенерации энергии в режиме холостого хода и снижается стоимость приобретения устройств. Путем разумного конфигурирования типа устройств для регенерации энергии рекуперативного торможения можно исключить недостатки одного устройства для регенерации энергии рекуперативного торможения.

2. В способе конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок, предусмотренном настоящей заявкой, путем выполнения расчета и анализа тяги и источника питания поезда, и в сочетании с условиями железнодорожной линии, планированием движения и другими факторами, устройства регенерации энергии рекуперативного торможения разумно сконфигурированы на всей линии. Кроме того, благодаря полному учету поглощения мощности соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и влияния выхода из строя определенного устройства, мощность устройств регенерации энергии рекуперативного торможения дополнительно оптимизируется. Соответственно, создана система конфигурации и оптимизации мощности для устройств регенерации энергии на всех линиях для всех городских железнодорожных перевозок, и достигается лучший эффект регенерации энергии рекуперативного торможения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Фиг. 1 представляет собой блок-схему конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок в соответствии с одним вариантом осуществления настоящей заявки;

фиг. 2 представляет собой блок-схему предварительного конфигурирования мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок в соответствии с одним вариантом осуществления настоящей заявки;

фиг. 3 представляет собой блок-схему этапа S13, показанного на фиг. 2;

фиг. 4 представляет собой блок-схему оптимального конфигурирования мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок в соответствии с одним вариантом осуществления настоящей заявки;

фиг. 5 представляет собой блок-схему конфигурирования количества и типа устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок в соответствии с одним вариантом осуществления настоящей заявки;

фиг. 6 представляет собой схематическое изображение системы регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок в соответствии с одним вариантом осуществления настоящей заявки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящая заявка будет подробно описана посредством иллюстративных реализаций. Однако следует понимать, что без дополнительного перечисления элементы, конструкции и признаки в одной реализации могут предпочтительно комбинироваться в других реализациях без дополнительного перечисления.

Как показано на фиг. 1, настоящая заявка предоставляет способ конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок, включающий следующие этапы:

S1: Сначала выполняют моделирование и расчет тяги поезда, далее выполняют моделирование и расчет источника питания поезда в соответствии с результатом моделирования и расчет тяги поезда с получением рекуперативной тормозной мощности S_n(t) тяговой подстанции n и рассчитывают предварительно сконфигурированную мощность Р_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, предназначенного для тяговой подстанции n, в соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) тяговой подстанции n, где n ∈ {1, 2, 3,… N}, а N - общее количество тяговых подстанций.

S2: В соответствии с предварительно сконфигурированной мощностью Р_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и в сочетании со спецификацией существующих устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, учитывая, что когда устройство регенерации энергии рекуперативного торможения выходит из строя, соседние устройства регенерации энергии рекуперативного торможения способны полностью поглощать энергию рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения, выполняют оптимальную конфигурацию мощности для устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующих тяговой подстанции n.

S3: Выполняют конфигурацию для общего количества М устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, установленных в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения.

S4: В соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n и общим количеством М установленных устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, а также местоположений устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, дополнительно выполняют конфигурацию для типа устройств регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n.

При этом предпочтительно, чтобы на каждой из тяговых подстанций было установлено одно устройство для регенерации энергии рекуперативного торможения. В способе конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок, предусмотренном настоящей заявкой, посредством разумного конфигурирования мощности и количества устройств регенерации энергии рекуперативного торможения на тяговых подстанциях, таким образом, энергия рекуперативного торможения, генерируемая поездом во время торможения, может полностью поглощается, и потребление энергии тормозными резисторами значительно снижается. Соответственно, достигается лучший эффект энергосбережения, исключается износ устройств регенерации энергии в режиме холостого хода и снижается стоимость приобретения устройств. Путем разумного конфигурирования типа устройств для регенерации энергии рекуперативного торможения можно исключить недостатки одного устройства для регенерации энергии рекуперативного торможения.

Как показано на фиг. 2, этап S1 включает следующие этапы:

S11: Моделирование и расчет тяги поезда: получение кривых характеристик, в том числе кривой потребления энергии тяги - скорости, кривой энергии рекуперативного торможения - скорости, кривой скорости - времени работы и кривой энергии рекуперативного торможения - скорости, с помощью алгоритма моделирования тяги модуля моделирования и расчета тяги посредством параметров информации о транспортном средстве, параметров динамических характеристик, параметров сопротивления, параметров характеристик тяги и параметров характеристик электрического торможения; при этом параметры информации о транспортном средстве включают тип транспортного средства, сортировку и нагрузку; параметры динамических характеристик включают ускорение и замедление транспортного средства; параметры сопротивления включают начальное сопротивление и основное сопротивление; параметры характеристик тяги включают тяговую силу; и параметры характеристик электрического торможения включают электрическую силу торможения.

Моделирование и расчет тяги могут быть выполнены с помощью существующего программного обеспечения для расчета тяги для городских железнодорожных перевозок или разработанного специального программного обеспечения для вывода кривых, и здесь оно не будет подробно описано.

S12: Моделирование и расчет источника питания поезда: с помощью алгоритма моделирования источника питания модуля моделирования и расчета источника питания предпочтительно получают рекуперативную тормозную мощность S_n(t) тяговой подстанции n в соответствии с кривой потребления энергии тяги - скорости и кривой энергии рекуперативного торможения - скорости, рассчитанных модулем моделирования и расчета тяги, и в сочетании с параметрами импеданса линии электропитания, параметрами местоположения и мощности тяговой подстанции, количеством отправлений; и т.д.

Моделирование и расчет источника питания, описанные выше, могут быть выполнены с помощью существующего программного обеспечения для расчета источника питания для городских железнодорожных перевозок или совместно разработанного специального программного обеспечения, и здесь оно не будет подробно описано.

Существующее программное обеспечение для моделирования и анализа источников питания для городских железнодорожных перевозок включает EMM от университета Карнеги-Меллона, SINANET и OPEN TRACK & POWER NET от компании ELBAS, RAILPOWER от компании Balfour Beatty, программное обеспечение для моделирования источников питания для городских железнодорожных перевозок URTPS и т.д.

S13: Предварительная конфигурация и расчет мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения: выполняют предварительную конфигурацию мощности устройства регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n в соответствии с полученной рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) тяговой подстанции n.

Как показано на фиг. 3, этап S13 включает следующие этапы:

S131: Получают рекуперативную тормозную мощность S_nx(t), соответствующую различным интервалам х отправления, в соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) каждой тяговой подстанции, рассчитанным путем моделирования и расчета источника питания поезда, где х ∈ {1, 2, 3,… X}, X обозначает количество интервалов х отправления, а интервалы х отправления связаны с планом работы метро.

Следует отметить, что «интервал отправления» относится к интервалу времени между отправлением более раннего поезда и следующим поездом в секундах или минутах. Чем меньше значение интервала отправления, тем больше частота отправления. Интервалы отправления поездов внутренних городских железнодорожных перевозок варьируются от двух минут до более десяти минут. Когда значение х в «интервале х отправления» отличается, то есть «интервал 1 отправления», «интервал 2 отправления»…«интервал X отправления» относятся к различным интервалам отправления (которые также можно интерпретировать как «первый интервал отправления», «второй интервал отправления»…«Х-й интервал отправления»), разные интервалы отправления х имеют разные значения интервала отправления.

На этом этапе каждый раз, когда задается один интервал х отправления, выполняется моделирование и расчет одного источника питания поезда с получением соответствующей мощности S_nx(t) рекуперативного торможения при другом интервале х отправления.

S132: В соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_nx(t) при разных интервалах х отправления, получают совокупность действительных значений S_Tnx рекуперативной тормозной мощности в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления тяговой подстанции n, где Т - связано с максимальной скоростью движения поезда;

при этом в интервале х отправления действительным значением мощности рекуперативного торможения тяговой подстанции n в течение различных непрерывных периодов времени Т является:

где Т относится к максимальной скорости движения поезда и обычно составляет от 15 до 35 с. Таким образом, получают совокупность действительных значений S_Tnx мощности рекуперативного торможения тяговой подстанции n в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующих интервалах х отправления. Здесь непрерывный период времени Т может интерпретироваться как время возврата энергии регенеративного торможения. Если максимальная скорость движения поезда выше, при той же силе торможения требуется больше времени для торможения, а время возврата энергии регенеративного торможения больше. Непрерывный период времени Т прямо пропорционален времени торможения поезда, а также максимальной скорости движения поезда.

S133: Получают действительное значение максимальной мощности Р_nх рекуперативного торможения в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления в соответствии с совокупностью действительных значений S_Tnx.

S134: Получают предварительно сконфигурированную мощность Р_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующей тяговой подстанции n, где Р_n = Мах {Р_n1, Р_n2, …, Р_nx, …, Р_nX}.

При предварительном конфигурировании мощности устройств регенерации рекуперативной энергии учитывается влияние интервала х отправления, а разница в интервале х отправления напрямую влияет на распределение энергии рекуперативного торможения по всей линии; и действительное значение мощности S_nx рекуперативного торможения в течение непрерывного периода времени Т принимают во внимание, и Т выбирают в соответствии с фактической максимальной скоростью поезда и оно непосредственно влияет на количество энергии рекуперативного торможения во время процесса торможения отдельного поезда. Благодаря учету интервала х отправления и непрерывного периода времени Т, обеспечивается практичность и научный характер конфигурирования мощности устройств регенерации рекуперативной энергии.

Как показано на фиг. 4, этап S2 включает следующие этапы:

S21: Преобразуют фактически сконфигурированную мощность Z_n в соответствии с предварительно сконфигурированной мощностью Р_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и спецификацией существующих устройств регенерации энергии рекуперативного торможения.

Исходя из фактических производственных и промышленных стандартов, единица мощности существующих устройств регенерации энергии рекуперативного торможения обычно составляет 500 кВт, а мощность одного устройства регенерации энергии рекуперативного торможения обычно составляет 0,5 МВт, 1 МВт, 1,5 МВт, 2 МВт, 2,5 МВт, 3 МВт, 3,5 МВт и 4 МВт. Принцип преобразования мощности следует принципу округления до ближайшего. Например, если предварительно сконфигурированная мощность составляет 2,665 МВт, мощность преобразуется в 2,5 МВт; и, если предварительно сконфигурированная мощность составляет 2,825 МВт, мощность преобразуется в 3 МВт.

S22: Когда устройство регенерации энергии рекуперативного торможения выходит из строя, определяют, способны ли соседние устройства регенерации энергии рекуперативного торможения полностью поглощать энергию рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения; если это так, фактически сконфигурированная мощность соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения является оптимально сконфигурированной мощностью; и, если нет, увеличивают мощность соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения. С использованием оптимально сконфигурированной мощности соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, энергия рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения, может быть полностью поглощена.

С дальнейшей ссылкой на фиг. 4, этап S22 включает следующие этапы:

S221: В соответствии с S13, получают предварительно сконфигурированную мощность Р_n, интервала х отправления и действительное значение максимальной мощности Р_nх рекуперативного торможения в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления вышедшего из строя устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, в то же время получают действительные значения максимальной мощности рекуперативного торможения соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения P_(n-1)x и P_(n+1)x в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления.

S222: Определяют, справедливо ли Z_n-1+Z_n+1 ≥ P_(n-1)x+P_nx+P_(n+1)x; если это так, фактически сконфигурированные мощности Z_n-1 и Z_n+1 соседних тяговых подстанций n-1 и n+1 остаются неизменными; а, если нет, выполняют S223.

S223: Определяют величину расстояний от тяговой подстанции n соответственно до соседней тяговой подстанции n-1 и до соседней тяговой подстанции n+1 L_n(n-1)и L_n(n+1); если L_n(n-1) ≥ L_n(n+1), то увеличивают фактически сконфигурированную мощность Z_n+1 тяговой подстанции n+1 на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n+1, а оптимально сконфигурированная мощность Q_n-1 тяговой подстанции n-1 является фактически сконфигурированной мощностью Z_n-1; если L_n(n-1) ≤ L_n(n+1), то увеличивают фактически сконфигурированную мощность Z_n-1 тяговой подстанции n-1 на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n-1, а оптимально сконфигурированная мощность Q_n+1 тяговой подстанции n+1 - это фактически сконфигурированная мощность Z_n+1. С использованием оптимально сконфигурированной мощности Q_n+1 или Q_n-1, которая увеличена на целое число значений единицы мощности, энергия рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения, может быть полностью поглощена.

Предпочтительно мощность соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения увеличивают на 0,5 МВт преобразованной мощности. Если мощность слишком высока, мощность устройств не будет использоваться и будет тратиться впустую.

Для более ясного описания этапа S22 этапы S221-S223 выражены другим способом, а именно:

S221: Согласно предварительно сконфигурированной мощности Р_n-1 и Р_n+1соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения при мощности вышедшего из строя устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, полученной на этапе S13 фактически сконфигурированную мощность Z_n-1 и Z_n+1 из этих двух преобразуют согласно способу на этапе S21.

S222: Определяют, справедливо ли Z_n-1+Z_n+1 ≥ P_n-1+P_n+P_n+1; если это так, фактически сконфигурированные мощности Z_n-1 и Z_n+1 соседних тяговых подстанций n-1 и n+1 остаются неизменными; а, если нет, выполняют S223.

S223: Определяют величину расстояний от тяговой подстанции n соответственно до соседней тяговой подстанции n-1 и до соседней тяговой подстанции n+1 L_n(n-1) и L_n(_n+1); если L_n(n-1) ≥ L_n(n+1), то увеличивают фактически сконфигурированную мощность Z_n+1 тяговой подстанции n+1 на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n+1, а оптимально сконфигурированная мощность Q_n-1 тяговой подстанции n-1 является фактически сконфигурированной мощностью Z_n-1; если L_n(n-1) ≤ L_n(n+1), то увеличивают фактически сконфигурированную мощность Z_n-1 тяговой подстанции n-1 на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n-1, а оптимально сконфигурированная мощность Q_n+1 тяговой подстанции n+1 - это фактически сконфигурированная мощность Z_n+1. С использованием оптимально сконфигурированной мощности Q_n+1 или Q_n-1, которая увеличена на целое число значений единицы мощности, энергия рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения, может быть полностью поглощена.

Посредством вышеуказанных этапов S221-S223 n тяговой подстанции имеет значение от 1 до N, и может быть рассчитана оптимально сконфигурированная мощность Q1-QN устройств регенерации энергии рекуперативного торможения в тяговых подстанциях.

Предпочтительно мощность соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения увеличивают на 0,5 МВт преобразованной мощности. Если мощность слишком высока, мощность устройства не будет использоваться и будет тратиться впустую.

Во время оптимального конфигурирования мощности регенерации рекуперативной энергии с учетом внезапного выхода из строя устройства регенерации энергии рекуперативного торможения во время фактической работы рассчитывают способность соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения совместно использовать мощность вышедшего из строя устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, при этом соответственно увеличивают мощность соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с недостаточной возможностью совместного использования. В соседних устройствах регенерации энергии рекуперативного торможения выбирают устройство регенерации энергии рекуперативного торможения, наиболее близкое к вышедшему из строя устройству регенерации энергии рекуперативного торможения, и увеличивают его мощность, так что обеспечивается самая высокая способность распределять мощность вышедшего из строя устройства. Между тем, мощность увеличивают на 0,5 МВт, так что фактический опыт и затраты на проектирование полностью учитываются и достигается лучший эффект регенерации энергии рекуперативного торможения.

Как показано на фиг. 5, этап S3 включает следующие этапы:

S31: Определяют, является ли оптимально сконфигурированная мощность Q_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующего тяговой подстанции n, в два раза меньшей значения единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения (т.е. предпочтительно 1 МВт); если это так, снимают устройства регенерации энергии рекуперативного торможения с тяговой подстанции n; и, если нет, устанавливают устройства регенерации энергии рекуперативного торможения на тяговой подстанции n в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n.

Этап S31 может быть отрегулирован при необходимости. Например, для дополнительного улучшения регенерации энергии рекуперативного торможения определяют, является ли оптимально сконфигурированная мощность Q_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующего тяговой подстанции n, меньше значения единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения (т.е. 0,5 МВт); если это так, снимают устройства регенерации энергии рекуперативного торможения с тяговой подстанции n; и, если нет, устанавливают устройства регенерации энергии рекуперативного торможения на тяговой подстанции n в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n.

S32: Получают фактическое общее количество М установленных устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и общей фактической сконфигурированной мощности

устройств регенерации энергии рекуперативного торможения в соответствии с результатом, определенным на этапе S31, при этом согласно этапу S31, оптимально сконфигурированная мощность, которая меньше удвоенного значения единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения или оптимально сконфигурированная мощность, которая однократно увеличена на значение единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, не включается в Q_n.

Со ссылкой на фиг. 5, этап S4 включает следующие этапы:

S41: Вычисление средней мощности

S42: Определение того, является ли тяговая подстанция n соседней с основной подстанцией; если это так, конфигурирование устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующего тяговой подстанции n, в качестве блока накопления энергии; и, если нет, выполнение этапа S43.

Путем разумного конфигурирования типа устройств для регенерации энергии рекуперативного торможения можно исключить недостаток одного устройства для регенерации энергии рекуперативного торможения.

Со ссылкой на фиг. 6, вариант осуществления настоящей заявки предоставляет систему конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок. Система использует способ конфигурирования, описанный выше.

Система содержит блок предварительного конфигурирования, блок оптимального конфигурирования мощности, блок конфигурирования общего количества и блок конфигурирования типа; блок предварительного конфигурирования содержит модуль моделирования и расчета тяги, предусмотренный для выполнения моделирования и расчета тяги, и модуль моделирования и расчета источника питания поезда для выполнения моделирования и расчета источника питания поезда;

блок предварительного конфигурирования предусмотрен для выполнения моделирования и расчета тяги поезда, дальнейшего выполнения моделирования и расчета источника питания поезда в соответствии с результатом моделирования и расчета тяги поезда с получением рекуперативной тормозной мощности S_n(t) тяговой подстанции n и расчета предварительно сконфигурированной мощности Р_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, предназначенного для тяговой подстанции n, в соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) тяговой подстанции n, где n ∈ {1, 2, 3,… Х}, a N - общее количество тяговых подстанций; блок оптимального конфигурирования мощности предусмотрен для оптимальной конфигурации мощности для устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующих тяговой подстанции n, в соответствии с предварительно сконфигурированной мощностью Р_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и в сочетании со спецификацией существующих устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, и, учитывая, что когда устройство регенерации энергии рекуперативного торможения выходит из строя, соседние устройства регенерации энергии рекуперативного торможения способны полностью поглощать энергию рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения;

Claims

1. Способ конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок, последовательно включающий следующие этапы:

S1: сначала выполнение моделирования и расчета тяги поезда, далее выполнение моделирования и расчета источника питания поезда в соответствии с результатом моделирования и расчета тяги поезда с получением рекуперативной тормозной мощности S_n(t) тяговой подстанции n и расчет предварительно сконфигурированной мощности Р_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, предназначенного для тяговой подстанции n, в соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) тяговой подстанции n, где n ∈ {1, 2, 3,… N}, a N - общее количество тяговых подстанций;

при этом этап S1 включает следующие этапы:

S11: моделирование и расчет тяги поезда: получение кривой потребления энергии тяги - скорости, кривой энергии рекуперативного торможения - скорости с помощью алгоритма моделирования тяги модуля моделирования и расчета тяги посредством параметров информации о транспортном средстве, параметров динамических характеристик, параметров сопротивления, параметров характеристик тяги и параметров характеристик электрического торможения;

S12: моделирование и расчет источника питания поезда: получение рекуперативной тормозной мощности S_n(t) тяговой подстанции n с помощью алгоритма моделирования источника питания модуля моделирования и расчета источника питания в соответствии с кривой потребления энергии тяги - скорости и кривой энергии рекуперативного торможения - скорости, полученных модулем моделирования и расчета тяги, и в сочетании с параметрами импеданса линии электропитания, параметрами местоположения и мощности тяговой подстанции, количеством отправлений;

S13: предварительная конфигурация и расчет мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения: выполнение предварительной конфигурации мощности устройства регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n в соответствии с полученной рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) тяговой подстанции n;

S2: в соответствии с предварительно сконфигурированной мощностью Р_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и в сочетании со спецификацией существующих устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, учитывая, что, когда устройство регенерации энергии рекуперативного торможения выходит из строя, соседние устройства регенерации энергии рекуперативного торможения способны полностью поглощать энергию рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения, выполнение оптимальной конфигурации мощности для устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующих тяговой подстанции n;

при этом этап S2 включает следующие этапы:

S21: преобразование фактически сконфигурированной мощности Z_n в соответствии с предварительно сконфигурированной мощностью Р_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и спецификацией существующих устройств регенерации энергии рекуперативного торможения;

S22: определение, когда устройство регенерации энергии рекуперативного торможения выходит из строя, способны ли соседние устройства регенерации энергии рекуперативного торможения полностью поглощать энергию рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения; если это так, фактически сконфигурированная мощность соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения является оптимально сконфигурированной мощностью; и если нет, увеличение мощности соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения;

S3: выполнение конфигурации для общего количества М устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, установленных в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения;

при этом этап S3 включает следующие этапы:

S31: определение того, является ли оптимально сконфигурированная мощность Q_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующего тяговой подстанции n, меньше удвоенного значения единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения; если это так, снятие устройства регенерации энергии рекуперативного торможения с тяговой подстанции n; и если нет, установка устройства регенерации энергии рекуперативного торможения на тяговой подстанции n в соответствии с оптимально настроенной мощностью Q_n;

устройств регенерации энергии рекуперативного торможения в соответствии с результатом, определенным на этапе S31, при этом оптимально сконфигурированная мощность, которая меньше удвоенного значения единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, не включается в Q_n;

S4: в соответствии с величиной оптимально сконфигурированной мощности Q_n и общим количеством М установленных устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, а также местоположениями устройств регенерации энергии рекуперативного торможения дополнительно выполнение конфигурации для типа устройств регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n;

при этом этап S4 включает следующие этапы:

S41: вычисление средней мощности

устройств регенерации энергии рекуперативного торможения согласно результату вычисления на этапе S32;

S42: определение, является ли тяговая подстанция n соседней с основной подстанцией; если это так, конфигурирование устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующего тяговой подстанции n, в качестве блока накопления энергии; и если нет, выполнение этапа S43;

S43: определение того, является ли оптимально сконфигурированная мощность Q_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующего тяговой подстанции n, меньше, чем средняя мощность Е; если это так, конфигурирование устройства регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n в качестве блока накопления энергии; и если нет, конфигурирование устройства регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n в качестве блока возврата энергии.

2. Способ конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок по п. 1, отличающийся тем, что этап S13 включает следующие этапы:

S131: получение рекуперативной тормозной мощности S_nx(t), соответствующей различным интервалам х отправления, в соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) тяговой подстанции n, рассчитанной путем моделирования и расчета источника питания поезда, где х ∈ {1, 2, 3,… X}, X обозначает количество интервалов х отправления, а интервалы х отправления связаны с планом работы метро;

S132: в соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_nx(t) при разных интервалах х отправления, получение совокупности действительных значений S_Tnx рекуперативной тормозной мощности в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления тяговой подстанции n, где Т связано со скоростью движения поезда;

S133: получение действительного значения максимальной мощности Р_nх рекуперативного торможения в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления в соответствии с совокупностью действительных значений S_Tnx;

3. Способ конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок по п. 1, отличающийся тем, что этап S22 включает следующие этапы:

S221: в соответствии с S13, получение предварительно сконфигурированной мощности Р_n, интервала х отправления и действительного значения максимальной мощности Р_nх рекуперативного торможения в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления вышедшего из строя устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, в то же время получение действительных значений максимальной мощности рекуперативного торможения соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения P_(n-1)x и P_(n+1)x в течение различных непрерывных периодов времени Т при соответствующем интервале х отправления;

S222: определение того, справедливо ли Z_n-1+Z_n+1 ≥ P_(n-1)x+P_nx+P_(n+1)x; если это так, фактически сконфигурированные мощности Z_n-1 и Z_n+1 соседних тяговых подстанций n-1 и n+1 остаются неизменными; а если нет, выполнение S223;

S223: определение величины расстояний от тяговой подстанции n соответственно до соседней тяговой подстанции n-1 и до соседней тяговой подстанции n+1 L_n(n-1) и L_n(n+1); если L_n(n-1) ≥ L_n(n+1), увеличение фактически сконфигурированной мощности Z_n+1 тяговой подстанции n+1 на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n+1, а оптимально сконфигурированная мощность Q_n-1 тяговой подстанции n-1 является фактически сконфигурированной мощностью Z_n-1; если L_n(n-1) ≤ L_n(n+1), увеличение фактически сконфигурированной мощности Z_n-1 тяговой подстанции n-1 на целое число значений единицы мощности устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n-1, а оптимально сконфигурированная мощность Q_n+1 тяговой подстанции n+1 - это фактически сконфигурированная мощность Z_n+1.

4. Способ конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок по п. 1, отличающийся тем, что параметры информации о транспортном средстве включают тип транспортного средства, сортировку и нагрузку; параметры динамических характеристик включают ускорение и замедление транспортного средства; параметры сопротивления включают начальное сопротивление и основное сопротивление; параметры тяговых характеристик включают тяговую силу и параметры характеристик электрического торможения включают силу электрического торможения.

5. Способ конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок по п. 1, отличающийся тем, что на этапе S22 однократно увеличивают мощность соседних устройств регенерации энергии рекуперативного торможения на значение единицы мощности.

6. Система конфигурирования устройств регенерации энергии рекуперативного торможения для городских железнодорожных перевозок, при этом система использует способ конфигурирования по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что:

блок предварительного конфигурирования предусмотрен для выполнения моделирования и расчета тяги поезда, дальнейшего выполнения моделирования и расчета источника питания поезда в соответствии с результатом моделирования и расчета тяги поезда с получением рекуперативной тормозной мощности S_n(t) тяговой подстанции n и расчета предварительно сконфигурированной мощности Р_n устройства регенерации энергии рекуперативного торможения, предназначенного для тяговой подстанции n, в соответствии с рекуперативной тормозной мощностью S_n(t) тяговой подстанции n, где n ∈ {1, 2, 3,… N}, a N - общее количество тяговых подстанций; блок оптимального конфигурирования мощности предусмотрен для выполнения оптимальной конфигурации мощности для устройств регенерации энергии рекуперативного торможения с получением оптимально сконфигурированной мощности Q_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, соответствующих тяговой подстанции n, в соответствии с предварительно сконфигурированной мощностью Р_n устройств регенерации энергии рекуперативного торможения и в сочетании со спецификацией существующих устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, и, учитывая, что, когда устройство регенерации энергии рекуперативного торможения выходит из строя, соседние устройства регенерации энергии рекуперативного торможения способны полностью поглощать энергию рекуперативного торможения, которая должна поглощаться вышедшим из строя устройством регенерации энергии рекуперативного торможения;

блок конфигурирования типа предусмотрен для дополнительного выполнения конфигурации для типа устройств регенерации энергии рекуперативного торможения тяговой подстанции n в соответствии с оптимально сконфигурированной мощностью Q_n и общим количеством М установленных устройств регенерации энергии рекуперативного торможения, а также местоположениями устройств регенерации энергии рекуперативного торможения.