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图书分类

Book classification
  1. 本书是一本关于新能源机车的专著。随着能源问题日益严峻,新能源机车也应运而生。目前,它已朝着研发多样化、产品集中化和大规模运营化的方向迈进,形成以燃料电池电动机车和储能式电动机车为主,其他多种新能源机车为辅,且城市轨道交通应用与工程作业机车共同发展的革新局面。本书从轨道交通行业及新能源发电基础知识和应用状况出发,由浅入深地讲解新能源机车的研究现状与未来趋势,全面详细地讲解了新能源机车发展现状,燃料电...查看更多
  2. 随着城市化进程的不断加快,城市人口持续增加,交通拥堵已成为各大、中城市所面临的巨大问题。为了缓解交通拥堵以及由此引起的环境污染等问题,发展轨道交通已经成为未来城市发展的重要趋势。轨道交通行业的快速发展为我国城市建设和经济发展提供了重要支撑,在国家经济建设中具有举足轻重的地位。轨道交通的高能耗引发的能源与经济问题逐渐受到重视,学界正积极探索如何实现轨道交通领域的绿色节能和可持续发展新途径。
    近年来,世界范围内的能源短缺和环境污染问题日益严重,对经济的可持续发展带来严重的影响。加大研发和利用清洁、可再生能源已成为世界能源发展的必然趋势。面对环境保护、能源安全等问题的挑战,合理利用新能源技术,研发绿色、清洁、环保的新一代轨道交通工具,已经成为我国交通产业节能减排的重要发展方向。
    陈维荣教授所带领的研究团队,长期从事轨道交通新能源技术与应用的研究与教学工作。该研究团队在燃料电池、储能以及太阳能轨道机车的优化控制、能量管理等方面做了大量的基础研究工作,取得了一系列创新性成果。特别是研究团队在我国率先开展了大功率燃料电池在轨道交通中的应用,开创了氢能轨道交通研究方向,并于2013年成功研制出我国首辆燃料电池调车机车,2016年成功研制出世界首列燃料电池/超级电容混合动力有轨电车,促进了我国新能源轨道交通技术的发展。
    本书是陈维荣教授及其团队多年研究成果以及本领域的相关技术进展的总结与归纳,阐述了燃料电池、太阳能、储能在轨道交通中应用的关键技术与应用现状,具有重要的学术与应用价值,也对从事新能源轨道交通技术领域的科研人员和工程技术人员具有重要的参考价值。

    2020年10月

    在全球能源危机和气候变暖的背景下,可再生能源的开发、多元化与高效的能源利用已经成为人类可持续发展的必然选择。太阳能、风能、氢能、生物质能、地热能、潮汐能、核能等新能源发电技术已经在发电、建筑、交通等各个领域得到广泛的应用。
    轨道交通行业的快速发展为中国城市建设和经济发展提供了重要支撑,在国家经济建设中具有举足轻重的地位。由于轨道交通的里程长、运量大,其能源消耗不容忽视,已经成为交通运输行业耗能大户。为促进我国轨道交通的可持续发展,发展环保、高效的新能源轨道交通具有显著的社会效益和巨大的潜在经济效益。
    新能源机车是一种以新能源作为动力源的新型供电制式轨道机车,是轨道交通节能减排的重要途径之一。目前,新能源机车已朝着研发多样化、产品集中化和大规模运营化迈进,形成以燃料电池电动机车和储能式电动机车为主,其他多种新能源机车为辅,且城市轨道交通应用与工程作业机车应用同步发展的创新局面。相对传统的电力机车和内燃机车而言,以燃料电池、储能式、混合动力和太阳能电动机车为代表的新能源机车具有低/无排放、节能清洁和低噪声等优点,可广泛应用于站场调车、工程作业车和城市有轨电车等领域。
    本书重点介绍了作者所在的科研团队长期从事新能源机车研究所取得的研究成果和本领域的一些技术进展总结,以及中国首辆燃料电池电动机车和世界首列燃料电池/超级电容混合动力有轨电车的工程应用经验。全书围绕燃料电池、锂电池、超级电容及太阳能电池的基本原理与核心技术,以及新能源在机车车辆应用的关键技术展开,共分为7章:第1章详细介绍了新能源机车的主要类型、发展现状与发展趋势;第2、3章分别讨论燃料电池、动力蓄电池与超级电容的基本原理、核心技术以及典型应用;第4、5、6章分别介绍燃料电池电动机车、储能式电动机车以及燃料电池混合动力机车的系统结构、控制与管理技术以及典型应用;第7章介绍了轨道交通车载太阳能发电技术及其初步应用。
    本书第1章由陈维荣撰写,第2、4章由李奇、韩莹、张雪霞撰写,第3章由张雪霞和郭爱撰写,第5、6、7章由戴朝华、韩莹、陈维荣撰写,全书由陈维荣统稿。在本书的写作工程中,得到了中车唐山机车车辆有限公司孙帮成、李明以及中车四方机车车辆股份有限公司李艳昆的大力支持,研究生彭飞、卜庆元、王天宏、孟翔、张国瑞、燕雨、尹良震、邱宜彬、蒲雨辰等也为本书的完成做出了贡献。在此,向他们的辛勤劳动表示衷心的感谢。同时,还要特别感谢钱清泉院士对本书相关研究工作的指导和支持。
    本书的研究工作得到了国家自然科学基金(52077180,51977181,52007157)、四川省科技计划项目(19YYJC0698)、教育部霍英东教育基金会高等院校青年教师基金(171104)的资助,在此致谢。
    由于作者水平有限,书中可能存在疏漏和不妥之处,敬请读者批评指正。

    作  者
    2020年11月于成都
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  1. 第1章  绪  论 001
    1.1  新能源机车的研究意义 001
    1.2  新能源机车的分类与优势 012
    1.3  新能源机车的发展现状 019
    1.4  新能源机车的发展趋势 030
    第2章  燃料电池技术 033
    2.1  燃料电池技术概述 033
    2.2  燃料电池工作原理 037
    2.3  燃料电池系统机理模型 040
    2.4  控制系统 055
    2.5  工程应用 074
    第3章  动力蓄电池与超级电容技术 079
    3.1  动力蓄电池 079
    3.2  超级电容 090
    3.3  动力蓄电池管理技术 097
    3.4  混合动力系统结构及管理策略 110
    3.5  工程应用 129
    第4章  燃料电池电动机车 134
    4.1  燃料电池机车概述 134
    4.2  整车动力系统 135
    4.3  控制系统 145
    4.4  车载储氢系统及其安全性 151
    第5章  储能式电力机车 156
    5.1  储能式有轨电车概述 156
    5.2  储能式有轨电车动力系统拓扑结构 158
    5.3  车地一体化动力系统容量配置模型 159
    5.4  车地一体化动力系统容量配置方案 173
    5.5  工程应用 184
    第6章  燃料电池混合动力机车 189
    6.1  燃料电池混合动力机车概述 189
    6.2  燃料电池混合动力系统拓扑 189
    6.3  机车用燃料电池混合动力系统 194
    6.4  混合动力能量管理策略 197
    6.5  有轨电车运行控制 213
    6.6  混合动力系统整车试验 217
    6.7  混合动力机车应用前景 222
    第7章  太阳能技术在轨道交通中的应用 224
    7.1  太阳能技术在轨道交通中的应用概述 224
    7.2  光伏组件及单体输出特性 230
    7.3  车载光伏发电系统接入方案 238
    7.4  车载光伏发电系统样车 244
    7.5  车载光伏发电系统全局最大功率追踪策略 254
    7.6  车载光伏发电系统能量管理策略 274
    参考文献 279
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  2. 陈维荣,教授,西南交通大学电气工程学院院长、国家工程技术研究中心常务副主任,国务院政府特殊津贴、茅以升铁道科技奖获得者,四川省学术和技术带头人、四川省教学名师

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