車載能量測量和報告系統(tǒng)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重大的工程挑戰(zhàn)。驅(qū)動現(xiàn)代化列車需要消耗巨大電能，標準多制式貨運列車超過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（每個部件精確到0.5R1）。
鐵路領域同時還面臨環(huán)境挑戰(zhàn)：任何EMF必須能夠應對寬運行溫度和強機械應力。系統(tǒng)必須能夠防止灰塵和水進入－一些運營商規(guī)定外殼必須達到IP65。溫度波動可能較大，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面臨的關鍵挑戰(zhàn)是確保充分隔離。該傳感器表現(xiàn)出良好的共模性能－測量2根導體間的實際電壓差并忽略任何普通對地電壓失調(diào)。
CMF的開發(fā)也非常有挑戰(zhàn)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－霍爾效應－不能達到需要精度。采用分流器可能是一種簡單的替代方案，測量小電阻上的壓降，從而能夠通過歐姆定律計算電流。不過，這種方法存在固有缺陷，分流器消耗的電能會導致散熱問題。
LEM公司開發(fā)的一種CMF傳感器符合0.5R的精度要求。開發(fā)滿足0.5R精度的CMF的難度說明了一個事實即ITC 4000是當前唯一一款精度可以達到這個規(guī)格的傳感器。
ECF是一個復雜功能。在鐵路領域中，電能計算比我們在學校學到的電壓與電流的簡單相乘更復雜。因此prEN 50463要求EMF計算無功和有功（實際）功率。
圖2顯示的LEM EM4T II（ 牽引能量表II）是如何實現(xiàn)EMF的很好例證。EM4T II從 CMF和VMF獲取讀數(shù)，也能連接到GPS 裝置允許繪制帶有位置數(shù)據(jù)負載曲線。GPS接口同樣提供了高度準確的時鐘信號用于時間沖壓負載信息。
可以利用串行接口從EM4T II讀取數(shù)據(jù)。從EM4T II內(nèi)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)提取出來然后通過通信網(wǎng)絡傳輸?shù)降孛嫦到y(tǒng)。EM4T II可以配置第2個接口，確保系統(tǒng)符合任何鐵路運營商的特定要求。
本文提出車載能量測量和報告需要一個復雜系統(tǒng)，它不僅能計算能量，還能記錄位置、時間戳數(shù)據(jù)并隨后將信息傳輸?shù)降孛嫦到y(tǒng)。雖然標準沒有得到完全批準，但是精度符合0.5R這一挑戰(zhàn)性規(guī)范的VMF和CMF組件已經(jīng)推出。將它們與ECF部件結合起來，采用其他現(xiàn)成的GPS和通信產(chǎn)品就可能開發(fā)出符合prEN 50463要求的車載EMS。
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