車(chē)載能量測量和報告系統設計
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在鐵路應用中，電流和電壓測量以及能耗計算面臨一個(gè)重大的工程挑戰。驅動(dòng)現代化列車(chē)需要消耗巨大電能，標準多制式貨運列車(chē)超過(guò)6.4 MW，EMS必須符合精度標準，最終可能被普遍采用的標準是0.5 R（每個(gè)部件精確到0.5R1）。
鐵路領(lǐng)域同時(shí)還面臨環(huán)境挑戰：任何EMF必須能夠應對寬運行溫度和強機械應力。系統必須能夠防止灰塵和水進(jìn)入－一些運營(yíng)商規定外殼必須達到IP65。溫度波動(dòng)可能較大，設計者必須考慮有可能形成冷凝。
在如此高的電源電壓下，VMF面臨的關(guān)鍵挑戰是確保充分隔離。該傳感器表現出良好的共模性能－測量2根導體間的實(shí)際電壓差并忽略任何普通對地電壓失調。
CMF的開(kāi)發(fā)也非常有挑戰性，因為大電流測量精度很難達到0.5R。最常用的電流傳感器技術(shù)－霍爾效應－不能達到需要精度。采用分流器可能是一種簡(jiǎn)單的替代方案，測量小電阻上的壓降，從而能夠通過(guò)歐姆定律計算電流。不過(guò)，這種方法存在固有缺陷，分流器消耗的電能會(huì )導致散熱問(wèn)題。
LEM公司開(kāi)發(fā)的一種CMF傳感器符合0.5R的精度要求。開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足0.5R精度的CMF的難度說(shuō)明了一個(gè)事實(shí)即ITC 4000是當前唯一一款精度可以達到這個(gè)規格的傳感器。
ECF是一個(gè)復雜功能。在鐵路領(lǐng)域中，電能計算比我們在學(xué)校學(xué)到的電壓與電流的簡(jiǎn)單相乘更復雜。因此prEN 50463要求EMF計算無(wú)功和有功（實(shí)際）功率。
圖2顯示的LEM EM4T II（ 牽引能量表II）是如何實(shí)現EMF的很好例證。EM4T II從 CMF和VMF獲取讀數，也能連接到GPS 裝置允許繪制帶有位置數據負載曲線(xiàn)。GPS接口同樣提供了高度準確的時(shí)鐘信號用于時(shí)間沖壓負載信息。
可以利用串行接口從EM4T II讀取數據。從EM4T II內的數據處理系統中將數據提取出來(lái)然后通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )傳輸到地面系統。EM4T II可以配置第2個(gè)接口，確保系統符合任何鐵路運營(yíng)商的特定要求。
本文提出車(chē)載能量測量和報告需要一個(gè)復雜系統，它不僅能計算能量，還能記錄位置、時(shí)間戳數據并隨后將信息傳輸到地面系統。雖然標準沒(méi)有得到完全批準，但是精度符合0.5R這一挑戰性規范的VMF和CMF組件已經(jīng)推出。將它們與ECF部件結合起來(lái)，采用其他現成的GPS和通信產(chǎn)品就可能開(kāi)發(fā)出符合prEN 50463要求的車(chē)載EMS。
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