【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及城轨列车储能制动与牵引助推的，具体涉及一种基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统。
技术介绍
1、城轨列车，在运行过程中，尤其在城市轨道站点间距较短的交通中，除了需要频繁的启动与制动外，还要求较大的加速度和减速度，以便站点间的运行时间尽可能短，达到较高的平均运营速度。因此在频繁启动和制动过程中，会有大量的能量转换产生。
2、就制动而言，传统基础制动就是利用闸瓦抱紧车轮或闸片夹紧制动盘，靠摩擦力进行制动，这部分能量造成闸瓦和车轮、闸片和制动盘摩擦发热和磨损，以热能的形式散失，这不仅造成能源浪费，还会导致环境温度上升。
3、目前地铁列车普遍采用反馈制动结合基础制动，所谓反馈制动，就是通过将驱动电动机转化为发电机，将高速列车的动能转换成发电机的电能输出，达到列车制动的目的。当前这种反馈制动输出的电能，通常靠能量吸收装置进行吸收，来保证制动所需的“大负载”，保证列车制动效果。
4、目前这种能量吸收装置所采用的能量吸收的形式主要有以下几种：
5、1、电阻耗能型能量吸收装置，其将制动能量转换为热能消耗掉，这是目前国内外应用比较普遍的方案，该方案控制简单、工作可靠、应用成熟，其主要缺点是该方案只能将电能转换为热能消耗掉，造成能源浪费，而且电阻散热会导致环境温度升高，同时还需要相应的通风装置，即增加了电能消耗。当然优点也明显，即避免闸瓦闸片、车轮或制动盘过度磨损和损耗，可节省大量材料费用，并避免了因车辆频繁修理导致车辆运用效率降低的情况。
6、2、飞轮储能系统，其通
7、3、地面存储式再生制动能量利用装置，其能够吸收和利用列车制动时产生的能量，减少能源浪费。这些装置通常包括超级电容器或其他类型的储能设备，能够高效地存储和释放电能。其中国内首套具有自主知识产权的1500伏地铁列车用超级电容器储能装置在广州地铁6号线浔峰岗站挂网运行。这表明中国在轨道交通领域已经开始应用先进的储能技术，以提高能源利用效率。
8、4、再生能馈型，其节能效果显著，例如，中国铁路北京局集团唐山供电段通过使用再生制动能量，每年可以利用约110万度的电能。这种节能效果对于降低运营成本和环保都有积极意义。
9、综上，国内在列车进站制动储能方面已有的一系列技术研发和应用实践，都是在列车动能转换成电能之后所进行的，如消耗、反馈到电网立即利用、电能储存等几个方面，这些成果有助于提升轨道交通的能源效率和可持续发展。
10、但是，采用发电转换能量的前提，必须是列车处于高速运行(大于25～30公里/小时)阶段，处于低速阶段的列车动能，目前必须采用基础制动即闸瓦抱轮或闸片夹盘的摩擦制动方式。即现有技术中并没有考虑低速制动阶段的节能回收问题。而低速阶段的能量值，并不小，研究低速阶段能量回收和储备，会收到良好的经济效益和社会效益，通过以下数据可以说明：
11、假设列车总重300吨(6节×50吨/节)，以25公里/小时速度进行停车制动，用-1米/秒2减速度减速，停车距离约24.08米，制动所需时间约6.94秒，列车动能损耗:约8,675,448焦耳，即约2.4度电。列车启动如果要达到25公里/小时速度，理论上系统输入电能也需要2.4度。如果将制动储存的能量利用，则列车进出站一次，可以节省2.4度电。
12、对于一个繁忙地带的城轨地铁站点，平均每天进出列车的趟数大约是256趟。广州地铁线网总里程达16条621公里，总共有474座车站。因此，就一个广州市，每天因地铁进出站制动损耗的能量约为696729.6度。一年因地铁列车进站制动所耗的能量大概是254025144度。相当于一个三十万人口城市一年的生活用电量；对于环境，相当于有127012吨二氧化碳排放量；对于经济，总电费约为2.5亿元，还没考虑基础制动零部件磨损带来的修理费用。
13、综上，地铁列车进站停车制动，采取再生利用的方法，对环境影响，对经济效益都非常重要。
14、因此本专利技术提供了一种能对城轨列车在低速阶段的能量进行回收、储备及利用的城轨列车储能制动与牵引助推系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其能将城轨列车进站过程中低速阶段的能量进行回收及储备，并在城轨列车出站过程中转化为助推力，以实现利用。
2、本专利技术的目的通过以下的技术方案来实现：
3、一种基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：包括对称设置的两个传动装置和对称设置的两个储能联排装置，储能联排装置包括至少一个弹性储能单元和联动件，所有弹性储能单元的能量传递端均与联动件连接，两个传动装置之间通过换向齿轮副进行连接，实现反向联动，两个储能联排装置的联动件分别与对应的传动装置连接，靠近城轨列车进站侧的传动装置上设有用于与城轨列车的尾钩配合连接的制动牵引连接盒，靠近城轨列车出站侧的传动装置上设有用于与城轨列车的头钩配合连接的助推牵引连接盒；城轨列车进站过程中城轨列车的尾钩将与制动牵引连接盒连接，以推动制动牵引连接盒，进而通过传动装置将能量传递至储能联排装置进行存储；城轨列车出站过程中助推牵引连接盒将与城轨列车的头钩连接，储能联排装置将释放存储的能量，并通过传动装置转化为向前推进城轨列车的动力。
4、本专利技术进一步的技术方案为：弹性储能单元包括固定支座、扭转弹簧、支承芯轴、滚筒和缠绕缆绳，支承芯轴固定设置在固定支座上，滚筒转动安装在支承芯轴上，扭转弹簧套在支承芯轴上，扭转弹簧的一端与固定支座固定连接，另一端与滚筒固定连接，缠绕缆绳缠绕在滚筒上，缠绕缆绳的一端与滚筒固定连接，另一端为与联动件连接的能量传递端。
5、本专利技术进一步的技术方案为：联动件包括横向设置的传动杆，传动杆能横向滑动，缠绕缆绳的与联动件连接的一端设有弹性储能单元连接盒，弹性储能单元连接盒连接在传动杆，弹性储能单元连接盒能锁紧在传动杆上随传动杆一同横向移动，弹性储能单元连接盒也能松开传动杆。
6、本专利技术进一步的技术方案为：弹性储能单元包括对称套在支承芯轴上的两个扭转弹簧，滚筒通过滚筒轴承转动安装在支承芯轴的中部。
7、本专利技术进一步的技术方案为：传动装置包括外端链轮、内端链轮和传动链，传动链配合安装在外端链轮和内端链轮上，换向齿轮副包括两个分别设在两个传动装置的内端链轮上的相啮合的齿轮，制动牵引连接盒和助推牵引连接盒分别设在相应的传动装置的传动链上，联动件与相应的传动装置的传动链连接。
8、本专利技术进一步的技术方案为：城轨列车储能制动与牵引助推系统还包括称重传感器、位置传感器和速度传感器，称重传感器设在城轨列车出站侧，用于获取出站的城轨列车的重量，位置传感器和速度传感器一同设在城轨列车进站侧，用于获取进站列车的位置和速度。
9、本专利技术进一步的技术方案为：传动装置和储能联排装置设在列车车轨之间。
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1.一种基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：包括对称设置的两个传动装置和对称设置的两个储能联排装置，所述储能联排装置包括至少一个弹性储能单元和联动件，所有所述弹性储能单元的能量传递端均与所述联动件连接，两个所述传动装置之间通过换向齿轮副进行连接，实现反向联动，两个所述储能联排装置的联动件分别与对应的所述传动装置连接，靠近城轨列车进站侧的所述传动装置上设有用于与城轨列车的尾钩配合连接的制动牵引连接盒，靠近城轨列车出站侧的所述传动装置上设有用于与城轨列车的头钩配合连接的助推牵引连接盒；城轨列车进站过程中城轨列车的尾钩将与制动牵引连接盒连接，以推动制动牵引连接盒，进而通过传动装置将能量传递至储能联排装置进行存储；城轨列车出站过程中助推牵引连接盒将与城轨列车的头钩连接，储能联排装置将释放存储的能量，并通过传动装置转化为向前推进城轨列车的动力。
2.根据权利要求1所述的基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：所述弹性储能单元包括固定支座、扭转弹簧、支承芯轴、滚筒和缠绕缆绳，所述支承芯轴固定设置在所述固定支座上，所述滚筒转动安装在所述支承芯
3.根据权利要求2所述的基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：所述联动件包括横向设置的传动杆，所述传动杆能横向滑动，所述缠绕缆绳的与所述联动件连接的一端设有弹性储能单元连接盒，所述弹性储能单元连接盒连接在所述传动杆，所述弹性储能单元连接盒能锁紧在所述传动杆上随所述传动杆一同横向移动，所述弹性储能单元连接盒也能松开所述传动杆。
4.根据权利要求2所述的基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：所述弹性储能单元包括对称套在所述支承芯轴上的两个所述扭转弹簧，所述滚筒通过滚筒轴承转动安装在所述支承芯轴的中部。
5.根据权利要求1所述的基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：所述传动装置包括外端链轮、内端链轮和传动链，所述传动链配合安装在所述外端链轮和内端链轮上，所述换向齿轮副包括两个分别设在两个所述传动装置的内端链轮上的相啮合的齿轮，所述制动牵引连接盒和助推牵引连接盒分别设在相应的传动装置的传动链上，所述联动件与相应的传动装置的传动链连接。
6.根据权利要求1所述的基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：所述城轨列车储能制动与牵引助推系统还包括称重传感器、位置传感器和速度传感器，所述称重传感器设在城轨列车出站侧，用于获取出站的城轨列车的重量，所述位置传感器和速度传感器一同设在城轨列车进站侧，用于获取进站列车的位置和速度。
7.根据权利要求1所述的基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：所述传动装置和储能联排装置设在列车车轨之间。
8.根据权利要求1所述的基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：所述城轨列车的尾钩上设有尾钩制动挡块，所述城轨列车的头钩上设有头钩助推挡块，所述制动牵引连接盒上设有能上下翻转的制动挂环，所述助推牵引连接盒上设有能上下翻转的助推挂环；城轨列车进站过程中将通过向上翻转立起的所述制动挂环阻挡在所述尾钩制动挡块的前面，城轨列车出站过程中将通过向上翻转立起的所述助推挂环抵顶在所述头钩助推挡块的后面。
9.根据权利要求1所述的基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：所述传动装置还包括用于对自身进行锁定的锁定机构。
...【技术特征摘要】
1.一种基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：包括对称设置的两个传动装置和对称设置的两个储能联排装置，所述储能联排装置包括至少一个弹性储能单元和联动件，所有所述弹性储能单元的能量传递端均与所述联动件连接，两个所述传动装置之间通过换向齿轮副进行连接，实现反向联动，两个所述储能联排装置的联动件分别与对应的所述传动装置连接，靠近城轨列车进站侧的所述传动装置上设有用于与城轨列车的尾钩配合连接的制动牵引连接盒，靠近城轨列车出站侧的所述传动装置上设有用于与城轨列车的头钩配合连接的助推牵引连接盒；城轨列车进站过程中城轨列车的尾钩将与制动牵引连接盒连接，以推动制动牵引连接盒，进而通过传动装置将能量传递至储能联排装置进行存储；城轨列车出站过程中助推牵引连接盒将与城轨列车的头钩连接，储能联排装置将释放存储的能量，并通过传动装置转化为向前推进城轨列车的动力。
2.根据权利要求1所述的基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：所述弹性储能单元包括固定支座、扭转弹簧、支承芯轴、滚筒和缠绕缆绳，所述支承芯轴固定设置在所述固定支座上，所述滚筒转动安装在所述支承芯轴上，所述扭转弹簧套在所述支承芯轴上，所述扭转弹簧的一端与所述固定支座固定连接，另一端与所述滚筒固定连接，所述缠绕缆绳缠绕在所述滚筒上，所述缠绕缆绳的一端与所述滚筒固定连接，另一端为与所述联动件连接的所述能量传递端。
3.根据权利要求2所述的基于弹性储能的城轨列车储能制动与牵引助推系统，其特征在于：所述联动件包括横向设置的传动杆，所述传动杆能横向滑动，所述缠绕缆绳的与所述联动件连接的一端设有弹性储能单元连接盒，所述弹性储能单元连接盒连接在所述传动杆，所述弹性储能单元连接盒能锁紧在所述传动杆上随所述传动杆一同横向移动，所述弹性储能单元连接盒也能松开所述传动杆。
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