幾(ji)乎(hu)我(wo)們(men)生(sheng)活中(zhong)的(de)每個領(ling)域都(dou)面臨(lin)壓(ya)力需(xu)要(yao)降低(di)能(neng)耗引起的二(er)氧化(hua)碳(tan)排放(fang)量(liang)才(cai)從(cong)而減(jian)輕對環(huan)境的(de)破(po)壞(huai)。盡(jin)管(guan)鐵(tie)路行(xing)業(ye)產(chan)生(sheng)的二(er)氧化(hua)碳(tan)排放(fang)量(liang)比(bi)其他運(yun)輸方(fang)式少，但(dan)是仍(reng)然(ran)有必要(yao)進步(bu)提能(neng)效。

英國環(huan)境、食(shi)品和(he)農村(cun)事務(wu)部的(de)研究表明，鐵(tie)路運(yun)輸(shu)每乘(cheng)客每公(gong)裏(li)產(chan)生(sheng)的CO₂量(liang)為(wei)61g，而汽(qi)車每(mei)乘(cheng)客每公(gong)裏(li)產(chan)生(sheng)的CO₂量(liang)140g（汽(qi)車尾(wei)氣(qi)排放(fang)量(liang)基(ji)於(yu)1.5的(de)平(ping)均(jun)占有率(lv)）。鐵(tie)路越來(lai)越電氣(qi)化(hua)提供了種提能(neng)效的途徑(jing)，但(dan)是巨大的資金(jin)投入(ru)在當(dang)前充(chong)滿(man)挑戰(zhan)的(de)經(jing)濟氣(qi)候(hou)下(xia)不(bu)現實(shi)。

對於實際消(xiao)耗能(neng)量(liang)的(de)鐵(tie)路運(yun)營(ying)商來(lai)說，種(zhong)方(fang)法是(shi)監(jian)測(ce)並(bing)設定目標(biao)降低(di)能(neng)耗、成(cheng)本和排放(fang)量(liang)。如果鼓勵(li)司機避(bi)免(mian)能(neng)源(yuan)浪費(fei)－即(ji)采取“駕駛(shi)”，那(na)麽(me)提供每(mei)次(ci)旅(lv)程(cheng)的(de)詳細(xi)行(xing)駛(shi)信(xin)息就尤(you)為重(zhong)要(yao)。將來(lai)，司機有可(ke)能(neng)采(cai)用的(de)*速(su)度行(xing)駛(shi)，它(ta)與(yu)如何(he)駕(jia)駛(shi)經(jing)濟的(de)新(xin)理(li)念(nian)相結(jie)合，可(ke)以10-20％以(yi)上(shang)。

    對於化(hua)石燃料的(de)發(fa)動機(ji)，油耗測(ce)量(liang)相(xiang)對簡單(dan)些(xie)，但(dan)是在電氣(qi)化(hua) 線路(lu)牽引能(neng)耗測(ce)量(liang)系統中(zhong)，分配的(de)成(cheng)本和每次(ci)旅(lv)程(cheng)的(de)碳(tan)影(ying)響(xiang)對運營商來(lai)說是(shi)必須的(de) 。如果要(yao)實(shi)現這個目，那(na)麽(me)每輛(liang)列(lie)車都(dou)需(xu)要(yao)種(zhong)的車載能(neng)耗測(ce)量(liang)方(fang)法。

    該系統必須記(ji)錄(lu)能(neng)耗和(he)位(wei)置，使(shi)得運營(ying)商能(neng)夠掌(zhang)握(wo)導(dao)致能(neng)耗的(de)原(yuan)因，並(bing)提供不(bu)同(tong)電(dian)網(wang)運(yun)營商的費(fei)用清(qing)單(dan)。這在歐洲(zhou)尤(you)其是種(zhong)挑戰(zhan)，因(yin)為(wei)那(na)兒(er)的鐵(tie)路旅(lv)行(xing)常(chang)見(jian)。需(xu)要(yao)支持(chi)多(duo)個軌道(dao)網(wang)絡(luo)和鐵(tie)路運(yun)營(ying)商的監(jian)測(ce)系統 必須規(gui)範化(hua)。已經(jing)制定了暫行(xing)EN50463，它(ta)與(yu)列車能(neng)量(liang)測(ce)量(liang)相(xiang)關(guan)的(de)可(ke)能(neng)要(yao)求(qiu)。

    如果制定合理(li)，則會(hui)成(cheng)功(gong)實(shi)施(shi)。prEN50463的(de)制定考(kao)慮(lv)了許多(duo)不(bu)同(tong)利(li)益相關者的(de)意見(jian)，從(cong)鐵(tie)路運(yun)營(ying)商到(dao)設備制造(zao)商，此外(wai)還(hai)考(kao)慮(lv)了TSI基本要(yao)求(qiu)規範和UIC建(jian)議(yi)。

    該分為5部(bu)分：

    ·prEN 50463-1：範圍(wei)、般架構(gou)、文(wen)件(jian)結(jie)構(gou)、引用、般要(yao)求(qiu)

    ·prEN 50463-2：從(cong)OCL到(dao)計(ji)量(liang)單(dan)元(yuan)的電(dian)壓/電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器測(ce)量(liang)鏈(lian)

    ·prEN 50463-3：輸入(ru)/輸出(chu)數據(ju)處理(li)和(he)內存管理單(dan)元(yuan)

    ·prEN 50463-4：車載和“列車-地(di)面”通(tong)信(xin)系統

    ·prEN 50463-5：評定被測系統的(de)致和協同(tong)時采(cai)用的(de)測(ce)試(shi)程序(xu)規範

    能(neng)量(liang)測(ce)量(liang)系統（EMS）的(de)3個主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)塊(kuai)詳見(jian)第(di)2-4節(jie)，它(ta)們(men)需(xu)要(yao)處理(li)列(lie)車擬(ni)定(ding)運(yun)行(xing)的(de)牽(qian)引系統（參見(jian)圖1）。產(chan)生(sheng)的匯編(bian)能(neng)量(liang)計(ji)費數據(ju)（CEBD）被下載到(dao)地(di)面系統，並(bing)被鐵(tie)路運(yun)營(ying)商用來(lai)提能(neng)效。
     

 

    系統核(he)心是第(di)2部(bu)分講述(shu)的能(neng)量(liang)測(ce)量(liang)功(gong)能(neng)（EMF），它(ta)測(ce)量(liang)電(dian)流(liu)和(he)電壓(ya)，並(bing)計(ji)算能(neng)耗。EMF包括3部分：

    ·電壓(ya)測量(liang)功(gong)能(neng)（VMF）

    ·電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)功(gong)能(neng)（CMF）

    ·能(neng)量(liang)計(ji)算功(gong)能(neng)（ECF）

    在鐵(tie)路應(ying)用中(zhong)，電(dian)流(liu)和(he)電壓(ya)測(ce)量(liang)以(yi)及(ji)能(neng)耗計(ji)算面臨(lin)個重(zhong)大(da)的工(gong)程(cheng)挑戰(zhan)。驅(qu)動(dong)現代(dai)化(hua)列車(che)需(xu)要(yao)消(xiao)耗巨(ju)大(da)電能(neng)，多(duo)制式貨(huo)運列(lie)車(che)過(guo)6.4 MW，這就意(yi)味著(zhe)EMS必須處理(li)大(da)的電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)。EMS都(dou)必須配(pei)置能(neng)夠處理(li)電(dian)氣化(hua)鐵(tie)路網(wang)不(bu)同(tong)電(dian)壓(ya)的(de)VMF（交流(liu)電(dian)25 kV @ 50 Hz、15 kV @ 16.7 Hz；直(zhi)流(liu)電(dian)750 V、1500 V或(huo) 3000 V）。EMS必須，zui終(zhong)可能(neng)被普遍(bian)采(cai)用的(de)是(shi)0.5 R（每個部(bu)件(jian)到(dao)0.5R1）。

    鐵(tie)路領(ling)域同(tong)時還(hai)面臨(lin)環(huan)境挑戰(zhan)：EMF必須能(neng)夠應(ying)對寬(kuan)運行(xing)溫(wen)度和強(qiang)機(ji)械應(ying)力。系統必須能(neng)夠防(fang)止(zhi)灰(hui)塵(chen)和水進入(ru)－些(xie)運營(ying)商規定(ding)外(wai)殼必須達(da)到(dao)IP65。溫(wen)度波動(dong)可(ke)能(neng)較(jiao)大(da)，設計(ji)者必須考(kao)慮(lv)有可(ke)能(neng)形(xing)成(cheng)冷凝(ning)。

    在如此的電(dian)源(yuan)電(dian)壓下，VMF面臨(lin)的(de)關鍵(jian)挑戰(zhan)是(shi)充(chong)分。LEM的DV系列電(dian)壓傳(chuan)感(gan)器鐵(tie)路領(ling)域而設計(ji)，可以(yi)測量(liang)這類(lei)大(da)電壓(ya)，失(shi)調(tiao)低、（0.5R和(he)0.75R）、線度好。該傳(chuan)感(gan)器表現出(chu)良(liang)好的共模能(neng)－測(ce)量(liang)2根(gen)導(dao)體間的(de)實際電(dian)壓(ya)差(cha)並忽(hu)略普(pu)通(tong)對地(di)電(dian)壓失(shi)調(tiao)。

    CMF的開發(fa)也有挑戰(zhan)，因(yin)為(wei)大電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)很難達(da)到(dao)0.5R。zui常(chang)用的(de)電(dian)流(liu)傳(chuan)感(gan)器－霍(huo)爾效應(ying)－不(bu)能(neng)達(da)到(dao)需(xu)要(yao)。采(cai)用分流(liu)器可(ke)能(neng)是(shi)種簡單(dan)的(de)替代(dai)方(fang)案，測(ce)量(liang)小(xiao)電阻(zu)上(shang)的(de)壓(ya)降，從(cong)而能(neng)夠通(tong)過(guo)歐(ou)姆定(ding)律計(ji)算電流(liu)。不(bu)過(guo)，這種(zhong)方(fang)法存在固(gu)有缺陷(xian)，分流(liu)器消(xiao)耗的(de)電(dian)能(neng)會(hui)導致散熱問題。

LEM公司開發(fa)的種(zhong)CMF傳(chuan)感(gan)器0.5R的(de)要(yao)求(qiu)。采用閉(bi)環(huan)磁通(tong)門(men)能(neng)夠確(que)的(de)、良(liang)好的線度並消(xiao)除(chu)插(cha)入(ru)損(sun)耗，LEM開發(fa)的CMF傳(chuan)感(gan)器，可(ke)以(yi)測(ce)量(liang)4kARMS的(de)電(dian)流(liu)，prEN 50463中(zhong)規(gui)定的0.5R要(yao)求(qiu)。這種(zhong)ITC 4000傳(chuan)感(gan)器同(tong)時還(hai)表現出(chu)的：鐵(tie)路領(ling)域個重(zhong)要(yao)的(de)特(te)點(dian)就是(shi)固(gu)有電(dian)噪(zao)音。開發(fa)0.5R的CMF的(de)難度說明(ming)了個事實(shi)即ITC 4000是(shi)當(dang)前*款可以(yi)達到(dao)這個規(gui)格(ge)的傳(chuan)感(gan)器。

    ECF是(shi)個復雜(za)功(gong)能(neng)。在鐵(tie)路領(ling)域中(zhong)，電(dian)能(neng)計(ji)算比我(wo)們(men)在學校學(xue)到(dao)的電(dian)壓與(yu)電流(liu)的(de)簡單(dan)相(xiang)乘(cheng)復雜(za)。電(dian)壓和電流(liu)不(bu)斷變化(hua)，采用交(jiao)流(liu)電(dian)時，電(dian)壓(ya)和(he)電流(liu)不(bu)可能(neng)同(tong)相(xiang)。相(xiang)移(yi)導(dao)致(zhi)比(bi)例(li)的電能(neng)流(liu)入(ru)火車(che)然(ran)後又返(fan)回(hui)，這種(zhong)現(xian)象(xiang)稱之(zhi)為(wei)“無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)”。能(neng)量(liang)又返(fan)回(hui)電網(wang)，盡(jin)管(guan)看起來(lai)沒有影(ying)響(xiang)，但(dan)實際上(shang)，無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)可(ke)能(neng)被耗散(san)為(wei)供電(dian)網的無(wu)用功(gong)率(lv)。因(yin)此(ci)prEN 50463要(yao)求(qiu)EMF計(ji)算無(wu)功(gong)和(he)有功(gong)（實(shi)際(ji)）功(gong)率(lv)。
 

 

    圖2顯(xian)示(shi)的(de)LEM EM4T II（ 牽引能(neng)量(liang)表II）是如何(he)實(shi)現EMF的很好例證(zheng)。EM4T II從(cong) CMF和(he)VMF獲(huo)取讀(du)數，也能(neng)連(lian)接到(dao)GPS 裝(zhuang)置允許繪(hui)制帶(dai)有位(wei)置(zhi)數據(ju)負(fu)載曲(qu)線(xian)。GPS接口(kou)同(tong)樣(yang)提供了度的時鐘(zhong)信(xin)號(hao)用於(yu)時間(jian)沖(chong)壓(ya)負(fu)載信(xin)息 。

    可以(yi)利(li)用串行(xing)接(jie)口(kou)從(cong)EM4T II讀(du)取數據(ju)。從(cong)EM4T II內(nei)的數據(ju)處理(li)系統中(zhong)將數據(ju)提取出來(lai)然(ran)後通(tong)過(guo)通(tong)信(xin)網(wang)絡傳(chuan)輸(shu)到(dao)地(di)面系統。

    EM4T II可(ke)以配置(zhi)第(di)2個接(jie)口(kou)，系統鐵(tie)路運(yun)營(ying)商的特(te)定(ding)要(yao)求(qiu)。

    車載能(neng)量(liang)測(ce)量(liang)和(he)報告需(xu)要(yao)個復雜(za)系統，它(ta)不(bu)能(neng)計(ji)算能(neng)量(liang)，還(hai)能(neng)記(ji)錄(lu)位(wei)置、時間(jian)戳數據(ju)並隨後將信(xin)息傳(chuan)輸(shu)到(dao)地(di)面系統。不(bu)過(guo)，開發(fa)的EMS時的(de)個zui大(da)挑戰(zhan)是(shi)測(ce)量(liang)電(dian)流(liu)和(he)電壓(ya)。雖(sui)然(ran)沒有得到(dao)批準，但(dan)是0.5R這挑戰(zhan)規(gui)範(fan)的VMF和(he)CMF組(zu)件(jian)已經(jing)推出(chu)。將它(ta)們(men)與(yu)ECF部件(jian)結(jie)合起來(lai)，采(cai)用其他現(xian)成(cheng)的GPS和(he)通(tong)信(xin)產(chan)品就可(ke)能(neng)開發(fa)出prEN 50463要(yao)求(qiu)的車載EMS。解決方(fang)案的(de)盡(jin)早(zao)開發(fa)，能(neng)夠盡(jin)快(kuai)展開部(bu)署。這將意味著(zhe)，我(wo)們(men)不(bu)必等待(dai)很久就能(neng)看(kan)到(dao)歐洲(zhou)鐵(tie)路駕(jia)駛(shi)帶(dai)來(lai)的(de)環(huan)境和(he)財務(wu)收益。