Luận án về một giải pháp điều khiển quá trình trao đổi năng lượng hãm của tàu điện đường sắt đô thị việt nam

1 MỞ ĐẦU Những năm gần đây, giao thông lĩnh vực gây ô nhiễm môi trường tiêu thụ lượng nhiều nước phát triển phát triển Theo khảo sát, nước thuộc liên minh Châu âu, khí thải từ giao thông chiếm xấp xỉ 31 % tổng lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính (GHG) [28]; đó, giao thơng thành phố chiếm khoảng 25% lượng khí thải C02 [29,33] Khi q trình thị hóa diễn ngày mạnh mẽ, việc xây dựng hệ thống giao thông thân thiện môi trường, vận hành hiệu quả, tin cậy không tuân thủ hiệp định quốc tế giảm lượng khí thải GHG, mà cịn đảm bảo điều kiện sống cư dân thành phố Trong hình 1.1 thể lượng khí thải phương tiện giao thông, cho thấy giao thông đường sắt sinh lượng khí thải Vì vậy, thành phố, giao thông điện đường sắt đô thị xem phương thức vận tải hiệu với khả vận tải hành khách hàng hóa lớn, độ an tồn tin cậy cao, lượng khí thải ít, giảm ùn tắc giao thông Ở Việt Nam, số tuyến đường sắt đô thị triển khai thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, năm 2019 tàu điện tuyến Cát Linh - Hà Đông vào vận hành Đường sắt 19 Hàng không 111 51 Xe bus Xe khách 389 Xe riêng 173 50 100 150 200 250 300 350 400 g/(Hành khách/ km) Hình 1.1 So sánh lượng khí thải C02 số phương tiện giao thông [74] Theo báo cáo hàng năm tiêu thụ điện số nước Trung Quốc, Mỹ, Anh điện tiêu thụ tuyến đường sắt lên tới hàng tỷ kWh, lượng sử dụng vận hành đồn tàu chiếm 40 - 70% tổng lượng tiêu thụ [69,70,81] Do đó, việc đề xuất giải pháp quản lý hiệu lượng giao thông điện đường sắt có vai trị quan trọng góp phần đáng kể cho chiến lược phát triển giao thông điện Quốc gia Việt Nam thời gian tới Với hệ thống giao thông điện đô thị Việt Nam gồm hệ thống cung cấp điện phía ngồi, thường từ cấp điện áp trung áp 22KV lấy từ lưới điện khu vực cấp đến trạm điện kéo, từ trạm điện kéo cấp điện cho vận hành đoàn tàu, cấp điện cho hệ thống điện chiếu sáng, thang máy, thang cuốn, điều hịa, thơng gió, bơm cấp nước, hệ thống thơng tin tín hiệu, quay ghi, bẻ ghi Trong đó, trạm điện kéo quản lý phân đoạn cấp điện có chiều dài nhỏ 5km, cấp điện cho ga, khoảng cách ga thường từ vài trăm mét đến 1km Đặc thù tàu điện đô thị với khối lượng vài trăm tấn, điện áp cấp bus DC cao: 750, 1500VDC, động kéo truyền chuyển động cho đồn tàu có cơng suất lớn vài trăm KW, đồn tàu vận hành theo chu trình: gia tốc  chạy ổn tốc  chạy đà  hãm dừng, chế độ gia tốc hãm hai chế độ vận hành tải nặng tiêu tốn điện năng, gây dao động điện áp lưới Khi gia tốc, đoàn tàu huy động công suất kéo lớn gây công suất đỉnh, sụt áp bus DC, hãm dừng ga, động làm việc máy phát trả lượng lưới, điện áp lưới tăng [16,51,52,65,67,70,71] Với hệ thống tàu điện cũ khơng có thiết bị thu hồi lượng hãm tái sinh, lượng thường bị đốt điện trở hãm gây lãng phí lượng, tăng nhiệt độ mơi trường, đồng thời điện áp lưới biến động ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng điện năng, chế độ vận hành, tuổi thọ thiết bị điện hệ thống đường sắt Do vậy, việc nghiên cứu đề xuất giải pháp sử dụng hiệu lượng, đồng thời cải thiện chất lượng điện cần thiết Có nhiều giải pháp đề xuất, có hai giải pháp đề cập nhiều cơng trình cơng bố gần đây: thu hồi lượng hãm tái sinh sử dụng thiết bị tích trữ lượng để bổ sung công suất thiếu hụt hấp thụ công suất dư thừa vận hành đoàn tàu tuyến; tối ưu profile tốc độ chạy tàu dựa thuật toán điều khiển tối ưu Giải pháp thứ nhất, sử dụng biến đổi có khả trao đổi lượng hai chiều trạm điện kéo; sử dụng thiết bị tích trữ lượng đặt dọc tuyến chạy tàu, trạm điện kéo tàu Với tần suất gia tốc/hãm tàu liên tục tính giây, địi hỏi thiết bị tích trữ lượng có tính động học nhanh, siêu tụ thể ưu vượt trội so với cơng nghệ tích trữ lượng khác Thiết bị kho điện sử dụng siêu tụ (SCESS) bao gồm siêu tụ hệ thống biến đổi lượng có khả trao đổi công suất hai chiều số nhà khoa học nghiên cứu, thử nghiệm tích hợp hệ thống giao thông điện loại tải trọng nhẹ [33] Hệ thống tàu điện với điện áp bus DC cao, động kéo công suất lớn nên cấu trúc biến đổi DC-DC hai chiều đề xuất luận án phân tích, lựa chọn biến đổi DC-DC hai chiều không cách ly (để giảm khối lượng đặt tàu), nhiều nhánh song song với phương pháp điều khiển dòng điện (Current mode), dòng điện đỉnh (Peak current mode) Giải pháp thứ hai: Áp dụng lý thuyết điều khiển tối ưu xác định profile tốc độ vận hành tối ưu tương ứng với chế độ chạy tàu nhằm tiết kiệm lượng Trong luận án tác giả tập trung nghiên cứu điều khiển phân tán độc lập đoàn tàu tuyến; cụ thể, đặt tích trữ lượng tàu thu hồi lượng hãm tái sinh chế độ hãm, xả lượng thu hồi hỗ trợ cho chế độ kéo nhờ điều khiển trình nạp/xả tích trữ lượng; đồng thời kết hợp điều phối lượng nạp/xả siêu tụ đưa vào hàm mục tiêu áp dụng nguyên lý điều khiển tối ưu xác định profile chạy tàu tối ưu nhằm tiết kiệm lượng Mục đích nội dung nghiên cứu: Đề xuất phương pháp sử dụng hiệu lượng vận hành tàu điện đô thị  Đề xuất cấu trúc điều khiển trình nạp/xả lượng hệ thống tích trữ lượng siêu tụ với mục tiêu tiết kiệm lượng: thu hồi lượng hãm tái sinh chế độ hãm hỗ trợ lượng cho đoàn tàu vận hành chế độ kéo  Đề xuất chiến lược tối ưu tốc độ vận hành đoàn tàu hệ thống lưới điện có thêm nguồn siêu tụ đặt đồn tàu  Kiểm chứng cấu trúc điều khiển hệ thống kho điện, chiến lược điều khiển tối ưu tốc độ vận hành đồn tàu đề xuất thơng qua minh chứng lý thuyết thực nghiệm Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng: Tàu điện đô thị có hệ truyền động sức kéo tích hợp tích trữ lượng siêu tụ bao gồm thành phần: Hệ truyền động sức kéo, siêu tụ, biến đổi DC-DC hai chiều Phạm vi nghiên cứu:  Tàu điện thị có hệ truyền động điện sức kéo tích hợp tích trữ lượng siêu tụ, xét chế độ vận hành đoàn tàu (chế độ kéo, chế độ chạy đà, chế độ hãm dừng) không xem xét trường hợp cố vận hành đoàn tàu  Phụ tải hệ thống giả thiết: Phân bố lực kéo, lực hãm phụ tải động kéo  Luận án tập trung hai vấn đề điều khiển: vấn đề thứ - điều khiển SCESS nhằm thu hồi lượng hãm tái sinh trình hãm, hỗ trợ lượng trình kéo góp phần giảm dao động điện áp bus DC; vấn đề thứ hai - điều khiển đoàn tàu vận hành theo profile tốc độ tối ưu lượng với nguồn hỗn hợp: nguồn lưới nguồn siêu tụ Phương pháp nghiên cứu:  Nghiên cứu lý thuyết: - Các thuật toán điều khiển cấp thiết bị kho điện đảm bảo khả nạp/xả hỗ trợ lượng kéo đoàn tàu vận hành chế độ kéo thu hồi lượng hãm tái sinh đoàn tàu vận hành chế độ hãm - Lý thuyết điều khiển tối ưu, phân tích, lựa chọn phương pháp phù hợp tối ưu lượng chạy tàu có thêm nguồn phụ siêu tụ  Nghiên cứu thực nghiệm: - Tổng hợp hệ thống mô phần mềm MATLAB để đánh giá kết nghiên cứu thuật toán điều khiển biến đổi, điều khiển tối ưu lượng vận hành đồn tàu; thí nghiệm minh chứng chế độ làm việc biến đổi DC-DC Interleave hệ thống thí nghiệm thiết bị tích trữ lượng siêu tụ SCESS Ý nghĩa đề tài: Do ưu điểm bật tàu điện đô thị chuyên chở hành khách lớn, giảm ô nhiễm môi trường, giảm ùn tắc giao thông, ngày 09/07/2008, Thủ tướng Chính phủ có Quyết định số 90/2008/QĐ-TTg việc phê duyệt Quy hoạch phát triển giao thông vận tải Thủ đô Hà Nội đến năm 2020 Theo đó, mạng lưới đường sắt thị Hà Nội đến năm 2020 bao gồm tuyến, Tp Hồ Chí Minh theo quy hoạch có tuyến đường sắt thị dự kiến cuối năm 2018 đến 2020 vào hoạt động số tuyến Tuy nhiên, điện cần cấp để vận hành tuyến giao thông đô thị lớn hàng tỷ kWh, cần giải pháp tiết kiệm lượng Do đó, luận án đặt mục tiêu quản lý hiệu lượng chạy tàu; cụ thể, thiết kế điều khiển trình nạp-xả thiết bị tích trữ lượng kho điện thu hồi lượng hãm tái sinh, giảm dao động điện áp Bus DC; áp dụng lý thuyết tối ưu xác định profile tốc độ chạy tàu nhằm tối ưu lượng chạy tàu nguồn cấp cho tàu điện gồm nguồn lưới nguồn siêu tụ Với tiền đề luận án đem lại ý nghĩa tích cực mặt khoa học lẫn thực tiễn:  Ý nghĩa khoa học: Đề xuất giải pháp sử dụng hiệu lượng vận hành đồn tàu thơng qua giải pháp thu hồi lượng hãm tái sinh hệ thống tích trữ lượng siêu tụ thay lượng bị tiêu tán điện trở hãm, đồng thời giảm dao động điện áp bus DC; giải pháp xác định profile tốc độ tối ưu chạy tàu với lượng cấp cho đoàn tàu nguồn lai  Ý nghĩa thực tiễn: Kết nghiên cứu tiền đề cho việc tích hợp thiết bị dự trữ lượng vào hệ thống tàu điện, thiết kế phương pháp điều khiển tối ưu nhằm tiết kiệm lượng vận hành đồn tàu; có khả áp dụng cho tuyến đường sắt đô thị Việt Nam tương lai Những kết luận án:  Đề xuất sử dụng thiết bị tích trữ lượng siêu tụ đặt tàu tích hợp với hệ truyền động động điện kéo thông qua biến đổi DC-DC hai chiều thiết kế điều khiển siêu tụ theo đặc tính chạy tàu  Ứng dụng nguyên lý cực đại Pontryagin tìm điểm chuyển tối ưu chế độ vận hành, xác định đồ thị đặc tính tốc độ tối ưu lượng vận hành đồn tàu có sử dụng thiết bị tích trữ lượng siêu tụ đặt tàu Bố cục luận án gồm chương sau:  Chương TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP THU HỒI NĂNG LƯỢNG HÃM: Giới thiệu loại giao thông điện, vấn đề phân cấp điều khiển hệ thống tàu điện; phân tích đánh giá cơng trình nghiên cứu có nhà Khoa học nước liên quan đến sử dụng hiệu lượng vận hành đoàn tàu thơng qua nhóm giải pháp Từ nêu vấn đề tồn tại, vấn đề mà luận án cần tập trung nghiên cứu, giải  Chương MƠ HÌNH HĨA ĐỒN TÀU VÀ THIẾT BỊ TÍCH TRỮ NĂNG LƯỢNG SIÊU TỤ: Trình bày mơ hình hóa đồn tàu, phân tích lực tác động lên đồn tàu, xây dựng phương trình chuyển động động điện kéo đoàn tàu; mơ hình hóa siêu tụ biến đổi DC-DC Interleave từ làm sở xây dựng phương án điều khiển tối ưu lượng vận hành đoàn tàu có siêu tụ chương  Chương ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU NĂNG LƯỢNG VẬN HÀNH ĐỒN TÀU CĨ SIÊU TỤ: Trình bày hai giải pháp sử dụng hiệu lượng vận hành đoàn tàu: Giải pháp thứ đặt tích trữ lượng siêu tụ tàu để thu hồi lượng hãm tái sinh chế độ hãm; giải pháp thứ hai: áp dụng nguyên lý cực đại Pontryagin với đoàn tàu có SCESS, tìm profile tốc độ tối ưu vận hành đoàn tàu làm sở để đánh giá lượng cho tồn tuyến đường sắt thị Cát Linh - Hà Đơng  Chương KẾT QUẢ MƠ PHỎNG VÀ THÍ NGHIỆM: Thể kết kiểm chứng cho cấu trúc điều khiển, giải pháp tối ưu lượng đề xuất Các kết thu phần mềm mô MATLAB/Simulink/SimPower Systems mơ hình thí nghiệm SCESS chứng minh khả làm việc biến đổi DC-DC Interleave  KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ đóng góp luận án hướng phát triển CHƯƠNG TỔNG QUAN CÁC GIẢI PHÁP THU HỒI NĂNG LƯỢNG HÃM Giao thông điện phát triển mạnh mẽ nước giới ưu điểm bật loại hình giao thơng so với phương tiện giao thông khác [63,78] Tuy nhiên tổng lượng tiêu thụ hệ thống tàu điện lớn [69,70], việc đề xuất giải pháp tiết kiệm lượng cần thiết Theo [19,20,21,22,23] kết hợp dạng nguồn lượng khác với nguồn lưới, xây dựng chiến lược điều khiển cho hệ thống tàu điện nhằm đạt mục tiêu khơng giảm thiểu lượng tiêu thụ đồn tàu, mà đảm bảo tốt yêu cầu kỹ thuật hệ thống Nội dung chương trình bày tổng quan cấu trúc hệ thống, xu hướng nghiên cứu giải pháp tiết kiệm lượng vận hành tàu điện ngồi nước Từ tác giả xác định mục tiêu nghiên cứu nhiệm vụ cần giải luận án 1.1 Các loại hình giao thơng điện Căn vào hình thức cấp điện mà giao thơng điện phân thành: loại lấy điện từ mạng tiếp xúc loại tự hành  Giao thông điện tự hành: Điện cần thiết cho việc vận chuyển sản sinh máy phát điện đặt đầu máy diezen từ pin, ăc qui, lượng tái tạo… Ví dụ: ơtơ điện, xe đạp điện, xe điện sử dụng lượng mặt trời  Giao thông điện tiếp xúc: Là loại phát triển phổ biến nhất, lượng nhận qua mạng tiếp xúc Tùy thuộc vào hệ thống cấp điện tiếp xúc, cấp điện áp, tốc độ chạy tàu trung bình, tốc độ chạy tàu lớn nhất, khoảng cách vận chuyển mà giao thông điện tiếp xúc chia thành: giao thơng điện đường sắt tuyến (đường sắt quốc gia khu vực) giao thông điện thành phố (đơ thị) Việc phân loại hình giao thơng điện tương ứng với cấp điện áp tốc độ đồn tàu trình bày chi tiết Hình 1.2 Hình thức cấp điện Giao thơng điện tiếp xúc Giao thông điện tự hành Giao thông điện đô thị Giao thông điện đường sắt Quốc gia khu vực Đầu máy kéo toa chở khách, chở hàng (chỉ đầu máy có động cơ) Đồn tàu chạy điện (động gắn toa) Đường sắt cao tốc Metro, tàu điện bánh sắt, xe điện bánh hơi, tàu điện ray Cấp điện áp: 25kVAC (50,60 Hz); 11-15kVAC(16 2/ 3Hz) Cấp điện áp: 3KVAC, 25kV AC(50,60Hz) Vận tốc : 120130km/h Cấp điện áp: 25kVAC (50,60 Hz); 11-15kVAC(16 2/ 3Hz) Vận tốc : 200km/h Cấp điện áp: 550-750VDC; 1.5kVDC Vận tốc: 40100km/h Ơtơ điện, xe đạp điện, đầu máy diezen Hình 1.2 Phân loại giao thơng điện [24] 1.1.1 Giao thông điện đường sắt Quốc gia Giao thông điện đường sắt quốc gia bao gồm loại:  Đầu máy điện kéo toa tàu chở khách, chở hàng hóa: Động điện gắn đầu máy kéo Cấp điện áp sử dụng cho đoàn tàu thường xoay chiều pha 25 kV, tần số công nghiệp 50 Hz (hoặc 60 Hz) 11-15 kV tần số thấp 16,66 Hz Đầu máy kéo theo toa chở khách có vận tốc 150, 160 km/h đạt 200 km/h  Đoàn tàu chạy điện: Các toa tàu có gắn động nối với nối với toa khơng có động sử dụng chạy ngoại khu vực Các đồn tàu chạy điện cho phép lập từ 4, 6, 8, 11 toa phụ thuộc vào lưu lượng hành khách Tốc độ đồn tàu chạy ngoại đạt tới 120-130 km/h Các đồn tàu chạy khu vực đạt đến 250km/h Hệ thống cung cấp điện chiều 1,5 kV hay kV xoay chiều 25 kV tần số công nghiệp  Đường sắt tốc độ cao: Cho phép đoàn tàu chạy với vận tốc lớn 200 km/h tuyến đường sắt cao tốc Nhật năm 1964 Đến năm 2001 có 15 nước giới khai thác 500 km đường sắt tốc độ cao 10 1.1.2 Giao thông điện đô thị Giao thông điện đô thị bao gồm: Tàu điện ngầm metro, tàu điện bánh sắt xe điện bánh hơi, tàu điện ray…  Tàu điện bánh sắt: loại giao thông điện thành phố ray với sức kéo điện lấy từ mạng lưới tiếp xúc Mạng tiếp xúc đường ray tạo mạch kín cho hệ thống cung cấp điện Hệ thống cung cấp điện với điện áp định mức lưới tiếp xúc 550V 750V (Nga 550V, Pháp 750V), công suất động điện kéo (ĐCĐK) từ 45-80 kW Những năm gần sử dụng động điện kéo (ĐCĐK) xoay chiều  Xe điện bánh hơi: loại giao thông điện thành phố không ray Mạng tiếp xúc gồm hai đường dây: đường dây cung cấp điện - dây dương đường dây hồi lưu - dây âm Điện áp chiều định mức lưới tiếp xúc 550V  Tàu điện ngầm: Xuất từ năm 1863 Anh sau áp dụng Pháp, Mỹ, Nga tính tiện dụng Tàu điện ngầm loại hình vận tải cơng cộng tiện nghi đại Giao thơng điện ray theo đường riêng mặt đất ngầm Đặc điểm tàu điện ngầm khối lượng vận chuyển hành khách lớn, tốc độ điều khiển cao Hệ thống cung cấp điện chiều cung cấp điện theo lưới tiếp xúc cao: với cấp điện áp 1,5kV, ray thứ ba (với cấp điện áp 600, 750VDC) Ở Việt nam số tuyến đường sắt đô thị xây dựng, nên luận án tác giả tập trung nghiên cứu loại hình giao thơng điện đô thị, với phương tiện vận chuyển tàu điện ngầm 1.2 Cấu trúc chung hệ thống cung cấp điện giao thông điện đô thị Hệ thống cung cấp điện giao thơng điện thị nói chung lấy nguồn từ lưới điện trung thành phố từ trạm biến áp trung gian cấp điện áp 6, 10, 22, 35, 110kV Sau đó, đường dây đưa tới trạm biến áp điện kéo để hạ áp - biến đổi phù hợp với điện áp sử dụng, đô thị thường sử dụng điện áp chiều cung cấp cho phương tiện chạy điện 600 VDC, 750VDC, 1500VDC 129  Phát triển vấn đề điều khiển tối ưu điều độ nhiều đoàn tàu chạy tuyến tận dụng lượng trả lưới chế độ hãm đoàn tàu trao đổi cho đoàn tàu khác vận hành chế độ kéo  Bài toán điều khiển tối ưu lượng vận hành đoàn tàu tuyến có độ dốc thay đổi  Vấn đề điều khiển tối ưu vận hành đoàn tàu profile tốc độ theo thời gian có hình dạng đường cong chữ S trình gia tốc trình hãm 130 CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ [1] An Thị Hoài Thu Anh, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Văn Liễn (2015), "Điều khiển biến đổi DC-DC kiểu interleave ứng dụng cho hệ truyền động đường sắt đô thị",Tạp chí khoa học Giao thơng Vận tải, số đặc biệt tháng 11, tr.263268 [2] An Thị Hoài Thu Anh, Vũ Hoàng Phương, Nguyễn Văn Liễn (2016), " Control of Interleaved Bidirectional DC-DC Converter for Applications in Urban Rail Transit Network",The 9th Regional Conference on Electrical and Electronics Engineering - RCEEE2016, Hanoi, Vietnam [3] An Thị Hoài Thu Anh, Vũ Hoàng Phương, Nguyễn Văn Liễn (2017), "Comparison of difference solutions to electric drive system in urban railway electric traction", The 11th South East Technical Consortium Symposium SEATUC2017, Ho Chi Minh, Vietnam, ISSN: 1882-5796 [4] An Thị Hoài Thu Anh, Vũ Hoàng Phương, Nguyễn Thanh Hải (2017), "Digital Control of Interleaved Bidirectional DC-DC Converter for Applications in Urban Electric Train", The 11th South East Technical Consortium Symposium - SEATUC 2017, Ho Chi Minh, Vietnam, ISSN: 1882-5796 [5] An Thị Hoài Thu Anh, Nguyễn Văn Liễn, Vũ Hoàng Phương (2017),"Peakcurrent-mode control design for bidirectional non-isolated DC-DC converter applied for urban electrified train", Hội thảo điều khiển tự động hóa cho phát triển bền vững -CASD 2017, Hanoi [6] An Thị Hoài Thu Anh, Vũ Hoàng Phương, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thanh Hải (2017), "Braking energy recuperation for electric traction drive in urban rail transit network based on control super-capacitor energy storage system", The 4th vietnam international conference and exhibition on control and automation -VCCA 2017, ISBN: 978-604-911-517-4 [7] An Thị Hoài Thu Anh, Vũ Hoàng Phương, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thanh Hải (2018), " Braking energy recuperation for electric traction drive in urban rail transit network based on control supercapacitor energy storage system'', 131 Journal Electrical Systems ,14(3), pp 99-114, ISSN 1112-5209 Thuộc danh mục ISI [8] An Thị Hoài Thu Anh, Nguyễn Văn Quyền, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Văn Liễn (2018), "Energy Consumption Optimization for urban electrified train operation with on-board supercapacitor energy storage system based on Pontryagin's Maximum Principle", Chuyên san đo lường, điều khiển tự động hóa, 21(3), tr 46-53, ISSN: 1859-0551 [9] An Thị Hoài Thu Anh, Nguyễn Văn Quyền, Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Văn Liễn, Vũ Hoàng Phương (2019), "Speed Profile Optimization of an Electrified Train in Cat Linh-Ha Dong Metro Line based on Pontryagin's Maximum Principle", International Journal of Electrical and Computer Engineering (IJECE), ISSN: 2088-8708 - chấp nhận đăng Thuộc danh mục Scopus 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Văn Chuyên (2001), Sức kéo đoàn tàu, trường Đại học Giao thông Vận tải [2] Nguyễn Văn Hải (2018), nghiên cứu giải pháp điều khiển tối ưu lượng đoàn tàu tuyến đường sắt việt nam, Luận án TS [3] Trần Trọng Minh, Vũ Hoàng Phương (2014), Thiết kế điều khiển cho biến đổi điện tử công suất, Viện Điện-Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [4] Thiết kế kỹ thuật tuyến Hà nội – Hà đơng (2016) [5] Nguyễn Dỗn Phước(2009),Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Nhà xuất KH&KT [6] Nguyễn Dỗn Phước (2016), Tối ưu hóa điều khiển điều khiển tối ưu, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội Tiếng Anh [7] Akşit, M H., Ưztürk, S., & Çadırcı, I (2017), "A study on ultracapacitorbased systems for compensation of power deficiency and saving energy: Design, control and simulation", The Future Energy Electronics Conference and ECCE Asia (IFEEC 2017-ECCE Asia), 2017 IEEE 3rd International, pp 1008-1013 [8] Albrecht, T (2010), "Reducing power peaks and energy consumption in rail transit systems by simultaneous train running time control", WIT Transactions on State-of-the-art in Science and Engineering, 39 [9] Arrero R, Tackoen X, van Mierlo J (2010), Stationary or onboard energy storage systems for energy consumption reduction in a metro network, P I Mech Eng F-J Rai [10] Albrecht, A R., Howlett, P G., Pudney, P J., & Vu, X (2013), Energyefficient train control: from local convexity to global optimization and uniqueness, Automatica, 49(10), pp 3072-3078 [11] A González-Gil, R Palacin, P Batty, J.P Powell (2014), A systems approach to reduce urban rail energy consumption, Energy Conversion and Management 80, pp 509–524 [12] Barrero, R., Van Mierlo, J., & Tackoen, X (2008), Energy savings in public transport IEEE Vehicular Technology Magazine, 3(3), pp 26-36 [13] B R Ke and N Chen (2005), Signalling blocklayout and strategy of train operation for saving energy in mass rapid transit systems, IEE Proc of Electric Power Applications, 152(2), pp.129-140 133 [14] Bocharnikov, Y V., Tobias, A M., & Roberts, C (2010), "Reduction of train and net energy consumption using genetic algorithms for trajectory optimisation" [15] Bimal k.bose (2002), Morden Power Electronics and AC Drives [16] Bwo-RenKe Kuo-Lung Lian Yu-Lung Ke* Tian-Hao Huang Muhammad Risky Mirwandhana (2017), "Control Strategies for Improving Energy Efficiency of Train Operation and Reducing DC Traction Peak Power in Mass Rapid Transit System", The 53rd Industrial and Commercial Power Systems Technical Conference [17] Baranov L.A., Meleshin I.S., Trinh Luong Mien, Optimal control of a subway train with regard to the criteria of minimum energy consumption, Russian electrical engineering, 2011, Vol.82, No.8, p.405-410 [18] Capasso, A., Lamedica, R., Ruvio, A., Ceraolo, M., & Lutzemberger, G (2016), "Modelling and simulation of electric urban transportation systems with energy storage", Environment and Electrical Engineering Conference, pp 1-5 [19] Guiping, Z., Mingchao, X., & Siyu, W (2014), "Hybrid power supply system of rail transit based on on-board energy storage equipment", Power System Technology Conference (POWERCON), pp 3124-3128 [20] Chen, J F., Lin, R L., & Liu, Y C (2005), "Optimization of an MRT train schedule: reducing maximum traction power by using genetic algorithms", IEEE Transactions on power systems, 20(3), pp.1366-1372 [21] Chymera, M., Renfrew, A., & Barnes, M (2008), Analyzing the potential of energy storage on electrified transit systems, World Congress on Railway Research–WCRR [22] Cornic, D (2010), "Efficient recovery of braking energy through a reversible dc substation", Electrical Systems for Aircraft, Railway and Ship Propulsion ESARS, pp 1-9 [23] Ciccarelli, F., Iannuzzi, D., & Tricoli, P (2012), Control of metro-trains equipped with onboard supercapacitors for energy saving and reduction of power peak demand, Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 24, pp 36-49 [24] Du, F., He, J H., Yu, L., Li, M X., Bo, Z Q., & Klimek, A (2010), "Modeling and Simulation of Metro DC Traction System with Different Motor Driven Trains", Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), pp.14 [25] Domínguez M, Cucala AP, Fernández A, Pecharromán RR, Blanquer J (2012), Energy efficiency on train control-design of metro ATO driving and impact of energy accumulation devices, The 9th World congress on railway research–WCRR 134 [26] Domínguez, M., Fernández-Cardador, A., Cucala, A P., Gonsalves, T., & Fernández, A (2014), Multi objective particle swarm optimization algorithm for the design of efficient ATO speed profiles in metro lines, Engineering Applications of Artificial Intelligence, 29, pp 43-53 [27] Destraz B, Barrade P, Rufer A, Klohr M (2007), "Study and simulation of the energy balance of an urban transportation network", European conference on power electronics and applications, Aalborg, Denmark [28] ERRAC (2014), The European Rail Research Advisory Council Rail route 2050: The Sustainable Backbone of the Single European Transport Area, Available on-line:http://www.errac.org/wp-content/uploads/2013/11/D9SRRA-RAILROUTE2050.pdf [29] European Commission (2011), Roadmap to a Single European Transport Area: Towards a Competitive and Resource Efficient Transport System: White Paper, Publications Office of the European Union [30] EN 50163 (2004), Railway applications - Supply voltages of traction systems [31] González-Gil, A., Palacin, R., Batty, P., & Powell, J P (2014),"A systems approach to reduce urban rail energy consumption", Energy Conversion and Management, 80, pp.509-524 [32] Grbovic, P J (2013), Ultra-Capacitors in Power Conversion Systems: Applications, Analysis, and Design from Theory to Practice, John Wiley & Sons [33] Gonzalez-Gil, A., Palacin, R., Batty, P., & Powell, J P (2014), "Energyefficient urban rail systems: strategies for an optimal management of regenerative braking energy", Transport Research Arena (TRA) 5th Conference: Transport Solutions from Research to Deployment European Commission Conference of European Directors of Roads (CEDR) European Road Transport Research Advisory Council (ERTRAC) WATERBORNEᵀᴾEuropean Rail Research Advisory Council (ERRAC) Institut Francais des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR) Ministère de l'Écologie, du Développement Durable et de l'Énergie [34] Howlett, P (1988), Existence of an optimal strategy for the control of a train, School of Mathematics report, [35] Howlett, P (2000), The optimal control of a train, Annals of Operations Research, 98(1-4), pp 65-87 [36] Howlett, P.(1996), Optimal strategies for the control of a train, Automatica, 32(4), pp.519-532 [37] Howlett, P G., Cheng, J., & Pudney, P J (1995), Optimal strategies for energy-efficient train control, Control Problems in Industry, pp 151-178 Birkhäuser Boston 135 [38] Howlett, P G., Pudney, P J., & Vu, X (2009), Local energy minimization in optimal train control, Automatica, 45(11), pp 2692-2698 [39] Hu, H., Fu, Y P., & Hu, C (2010), "PSO-based optimal operation strategy of energy saving control for train", The 17Th International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management, pp 1560-1563 [40] Hashemnia, N., & Asaei, B (2008), "Comparative study of using different electric motors in the electric vehicles", The 18th International Conference on Electrical Machines ICEM, pp 1-5 [41] Hai, N T (2010),"Evaluation of effect Pontryagin's Maximum Principle for optimal control train by criteria of energy save", The International Symposium on Computer Communication Control and Automation, (1), pp 363-366 [42] IEC (2014), Electrical Energy Storage [43] IEC 60850 (2014), Railway applications - Supply voltages of traction systems [44] Iannuzzi, D., Ciccarelli, F., & Lauria, D (2012), "Stationary ultracapacitors storage device for improving energy saving and voltage profile of light transportation networks", Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 21(1), pp 321-337 [45] Iannuzzi, D., & Tricoli, P (2012), "Speed-based state-of-charge tracking control for metro trains with onboard supercapacitors", IEEE Transactions on power electronics, 27(4), pp 2129-2140 [46] Iannuzzi, D., Lauria, D., & Ciccarelli, F (2013), Wayside ultracapacitors storage design for light transportation systems: a multiobjective optimization approach, variations, 6,12 [47] J Zhang, J.-S Lai, R.-Y Kim and W Yu (2007), “High-power density design of a soft switching high-power bidirectional dc–dc converter”, IEEE Trans Power Electron., 22 (4), pp 1145 – 1153 [48] Jiaxin, C., & Howlett, P (1992), Application of critical velocities to the minimisation of fuel consumption in the control of trains, Automatica, 28(1), pp.165-169 [49] Kim, K M., Kim, K T., & Han, M S (2011), "A model and approaches for synchronized energy saving in timetabling", Korea Railroad Research Institute, http://www railwayresearch org/IMG/pdf/a4_kim_kyungmin pdf [50] Kwon, K., Lee, K G., Kim, T., Lee, J., Jone, B J., Choi, J., & Colak, I (2016), "Enhanced operating scheme of ESS for DC transit system", The Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC), pp 1113-1118 [51] Kwon, K., Lee, E K., Choi, J., & Baek, S G (2012), "Efficiency improvement of ESS for DC transit system", Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC),(4), pp 2641-2646 136 [52] Kee-Hyun Chot, Su-Jin Jang, Byoung-Kuk Leel, Chung-Yuen Won, and Gil-Dong kim (2007), "Development of DC Line Voltage Simulatorfor Control of Regenerative Energy Storage Device in DC Traction System", The 7th International Conference on Power Electronics, Daegu, Korea [53] Lee, H., Song, J., Lee, H., Lee, C., Jang, G., & Kim, G (2011), Capacity optimization of the supercapacitor energy storages on DC railway system using a railway power flow algorithm IJICIC, 7(5), pp 2739-2753 [54] Liu, R R., & Golovitcher, I M (2003), Energy-efficient operation of rail vehicles, Transportation Research Part A: Policy and Practice, 37(10), pp 917932 [55] Lin, F., Liu, S., Yang, Z., Zhao, Y., Yang, Z., & Sun, H (2016) Multi-train energy saving for maximum usage of regenerative energy by dwell time optimization in urban rail transit using genetic algorithm Energies, 9(3), 208 [56] Lu, S., Wang, M Q., Weston, P., Chen, S., & Yang, J (2016) Partial train speed trajectory optimization using mixed-integer linear programming IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 17(10), 2911-2920 [57] Milroy, I P.(1981), Minimum-energy control of rail vehicles, South Australian Institute of Technology [58] Moskowitz, J P., & Cohuau, J L (2010), "STEEM: ALSTOM and RATP experience of supercapacitors in tramway operation", Vehicle Power and Propulsion Conference -VPPC, pp 1-5 [59] M Quraan and J Siam (2016), "Modeling and simulation of railway electric traction with vector control drive," 2016 IEEE International Conference on Intelligent Rail Transportation (ICIRT), Birmingham, pp 105-110 [60] Trinh Luong Mien, Train running-time control algorithms in automatic train movement control system of Hanoi metro, Russian University of Transport (MIIT), Doctoral thesis, 04/2012 [61] Naseri, F., Farjah, E., & Ghanbari, T (2017), "An efficient regenerative braking system based on battery/supercapacitor for electric, hybrid, and plugin hybrid electric vehicles with BLDC motor", IEEE Transactions on Vehicular Technology, 66(5), pp.3724-3738 [62] Nasri, A., Moghadam, M F., & Mokhtari, H (2010), "Timetable optimization for maximum usage of regenerative energy of braking in electrical railway systems", Power Electronics Electrical Drives Automation and Motion (SPEEDAM)Symposium, pp 1218-1221 [63] Ned Mohan (2003) First course on power electronics and drives [64] Ogasa, M (2008), "Energy saving and environmental measures in railway technologies: Example with hybrid electric railway vehicles", IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, 3(1), pp.15-20 137 [65] Paulo Mendonỗa1 and Duarte M Sousa (2016),Scalar Variable Speed Motor Control for Traction Systems with Torque and Field Orientation Filter, IFIP International Federation for Information Processing Published by Springer International Publishing Switzerland [66] Rufer, A., Hotellier, D., & Barrade, P (2004),"A supercapacitor-based energy storage substation for voltage compensation in weak transportation networks", IEEE Transactions on power delivery, 19(2), pp 629-636 [67] Romo, L., Turner, D., & Ng, L B (2005), "Cutting traction power costs with wayside energy storage systems in rail transit systems", American Society of Mechanical Engineers ASME/IEEE 2005 Joint Rail Conference, pp.187-192) [68] Steiner, M., & Scholten, J (2004), "Energy storage on board of DC fed railway vehicles", Power Electronics Specialists Conference -PESC, (1), pp 666671 [69] Steiner, M., Klohr, M., & Pagiela, S (2007), "Energy storage system with ultracaps on board of railway vehicles", Power Electronics and Applications European Conference, pp.1-10 [70] Su, S., Tang, T., & Wang, Y (2016), "Evaluation of strategies to reducing traction energy consumption of metro systems using an optimal train control simulation model", Energies, 9(2), 105 [71] Sun, X., Lu, H., & Dong, H (2017), "Energy-Efficient Train Control by Multi-Train Dynamic Cooperation", IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 18(11), pp.3114-3121 [72] Sejin Noh, Jaeho Choi, Hyung-Cheol Kim, Eun-Kyu Lee (2008), "PSiM Based Electric Modeling of Supercapacitors for Line Voltage Regulation of Electric Train System", The 2nd IEEE International Conference on Power and Energy, Johor Baharu, Malaysia [73] Son, K., Noh, S., Kwon, K., Choi, J., & Lee, E K (2009), "Line voltage regulation of urban transit systems using supercapacitors", Power Electronics and Motion Control Conference IPEMC'09 IEEE 6th International, pp 933938 [74] Takafumi Koseki (2010), "Technologies for Saving Energy in Railway Operation: General Discussion on Energy Issues Concerning Railway Technology", ieej transactions on electrical and electronic engineering 5,pp 285– 290 [75] Teymourfar, R., Farivar, G., Iman-Eini, H., & Asaei, B (2011), "Optimal stationary super-capacitor energy storage system in a metro line", Electric Power and Energy Conversion Systems Conference (EPECS), pp 1-5 [76] Taiping Kang (2006), Research on Automatic Train Operation Based on Fuzzy predictive control algorithms, Southwest Jiao Tong University 138 [77] T VargheseI and K.R Rajagopa (2016) ,"Economic and Efficient Induction Motor Controller for Electric Vehicle using Improved Scalar Algorithm", 1st IEEE International Conference on Power Electronics, Intelligent Control and Energy Systems -ICPEICE [78] UNI 8379 (2000), Sistemi di trasporto a guida vincolata (ferrovia, metropolitana, metropolitana leggera, tranvia veloce e tranvia) - Termini e definizioni [79] Urciuoli, D P., & Tipton, C W (2006, March), "Development of a 90 kW bi-directional DC-DC converter for power dense applications", In Twenty-First Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2006 APEC'06 (pp 4-pp) IEEE [80] Vazquez, S., Lukic, S M., Galvan, E., Franquelo, L G., & Carrasco, J M (2010).Energy storage systems for transport and grid applications IEEE Transactions on Industrial Electronics, 57(12), 3881-3895 [81] X Yang, X Li, Z Gao, H Wang, T Tang (2013), "A cooperative scheduling model for timetable optimization in subway systems", IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 14(1), pp.438–447 [82] X Yang, B Ning, X Li, T Tang (2014), "A two-objective timetable optimization model in subway systems", IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 15(5), pp.1913–1921 [83] X Yang, X Li, B Ning, T Tang (2016), "A survey on energy-efficient train operation for urban rail transit", IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 17(1), pp.2–13 [84] X Vu (2006), Analysis of Necessary Conditions for the Optimal Control of a Train, Ph.D Thesis, University of South Australia [85] Vukan R.Vuchic (2007),Urban transit systems and technology, John Wiley & Sons, Inc [86] Warin Y, Lanselle R, Thiounn M (2011), Active substation, The 9th World congress on railway research – WCRR [87]Wong*, K K., & Ho, T K (2004), "Dynamic coast control of train movement with genetic algorithm", International journal of systems science, 35(13-14), pp.835-846 [88]Yang and K Li (2009), The railway transportation planning problem and its genetic algorithm based tabu search algorithm, ICIC Express Letters, (3), pp.361-366.92 [89] Yang, J., Jia, L., Lu, S., Fu, Y., & Ge, J (2016), Energy-efficient speed profile approximation: An optimal switching region-based approach with adaptive resolution, Energies, 9(10), pp.762 [90] NeD, Mohan (2003), First course on Power Electronics and Drives 139 [91] Bacha, Seddik, Munteanu, Iulian, Bratcu, Antoneta Iuliana (2013), Power Electronic Converters Modeling and Control [92] Л А Баранов, Я М Головичер, Е В Ерофеев, В M Максимов Микропроцессорный системы автоведения электроподвижного состава Москва, Транспорт, 1990.-272 с [93] Uyulan, C., Gokasan, M., & Bogosyan, S (2017), Modeling, simulation and slip control of a railway vehicle integrated with traction power supply, Cogent Engineering, 4(1) 140 PHỤ LỤC Phụ lục Tính tốn lựa chọn tích trữ lượng siêu tụ Phụ lục trình bày chi tiết cách tính, lựa chọn tích trữ lượng siêu tụ đặt đoàn tàu Với điện áp UDC-link = 750VDC; theo cơng thức (2.17) tính U sc -max = 675(V ) ta U sc -inM = 533, 6(V ) Theo chu kỳ kéo điển hình tàu điện, giai đoạn hãm, lượng động học tàu lưu trữ thiết bị SCESS, nạp lại cho SoC ban đầu; sau SCESS cung cấp lượng với trạm biến áp giai đoạn gia tốc Năng lượng lưu trữ SC đánh giá [44]: Esc max = hmech hem hinv hdc-dc hsc mtvt2max 1000 Esc max = 0, 98.0, 91.0, 95.0, 95.0, .(247, 6.103 ).(80 ) 3600 = 44105752, 6J = 12,25KWh (4.3) (4.4) Thông số siêu tụ maxwell BMOD0063 P125 Bảng PL.1 Thông số siêu tụ maxwell BMOD0063 P125 Tham số Đơn vị Giá trị Điện áp định mức(Vm,max) (V) 125 Điện dung (CSC,m) (F) 63 Điện trở nối tiếp (rsc,m) (m ) 18 Dòng điện tối đa(Im,max) (A) 1900 75% tổng lượng lưu trữ (Wh) 101.7 Khối lượng (Kg) 61 Bảng PL.2 Thông số tàu điện tuyến Cát linh - Hà đông Thông số tàu điện Đơn vị Giá trị Cách lập tàu (Tc+Mc+Mc+Tc) 04 Trọng lượng đồn tàu khơng có hành khách [kg] 136000 Trọng lượng đồn tài có hành khách 247600 [kg] 141 Thơng số tàu điện Đơn vị Giá trị Tốc độ lớn đoàn tàu (vmax) [km/h] 80 Tốc độ trung bình đồn tàu (vtb) [km/h] 40 Tốc độ định mức đoàn tàu (vb) [km/h] 35 Gia tốc kéo (0-40km/h) (a) [m/s ] >=0.83 Gia tốc kéo (0-80km/h) (a) [m/s2] >=0.5 Gia tốc lớn hãm thường [m/s2] >=1 Gia tốc hãm dừng khẩn cấp [m/s2] 1.2 Gia tốc hãm điện trở (50-5 km/h) [m/s2] >= 0.8 Đường kính bánh xe [m] 0.77-0.84 tỷ số truyền 5.3:1 Hiệu suất hộp số (mech ) % 0.95 Hiệu suất biến đổi (DC-DC) % 0.95 Hiệu suất biến tần (ηinv) % 0.95 Hiệu suất siêu tụ (sc) % 0.9 Hiệu suất động (mor) % 0.91 Momen quán tính đồn tàu (Jeq) [kg.m2] 194 Năng lượng cơng thức (4.4) lưu trữ trong: N SC = 12, 25.1000 = 120 (modun) 101, (4.5) Với Nsc: Số module siêu tụ Khối lượng siêu tụ đặt tàu: 61kg*120 =7.3 chiếm 3% trọng lượng đoàn tàu Mỗi đoàn tàu với biến đổi DC-DC riêng đồn tàu đó, tính có 75% tổng số lượng lưu trữ thực sử dụng [9] Bộ biến đổi DC-DC hai chiều điều khiển để quản lý dòng lượng SCESS tàu điện làm việc biến đổi buck-tương ứng sạc boost - xả Vì hiệu biến đổi chấp nhận tỷ số điện áp khuếch đại tối đa nhỏ [44], có nghĩa với điện áp định mức 750V, điện áp 142 SCESS nên lớn 250V Do đó, sử dụng mơ đun SCESS bảng 2.6 chuỗi mô-đun ghép nối nối tiếp: Ns = 675 = (modun mắc nối tiếp) 125 (4.6) Để đạt số lượng lượng lưu trữ số lượng mô đun kết nối song song Np = 120 = 20 (modun mắc song song) (4.7) điện dung cần thiết: Np = C SC C  C SC = mod ule N p C mod ule Ns Ns  C SC = (4.8) 63 20 = 210(F ) Với lượng lưu trữ siêu tụ Esc-max =12,25 kWh Phụ lục Phương trình vi phân chuyển động đồn tàu có sử dụng tích trữ lượng siêu tụ đặt tàu Để thiết lập phương trình chuyển động đồn tàu có xét đến lượng cấp từ siêu tụ đặt tàu, luận án sử dụng phương pháp lượng để thiết lập phương trình vi phân hỗn hợp hệ Cơ – Điện Các lực hoạt động sinh cơng bao gồm: Lực kéo đồn tàu Ftr(v), Lực hãm đoàn tàu hãm điện Fbr(v), Lực cản chuyển động đồn tàu W0(v), Lực cản sinh độ dốc đường Fgrad(x) Động đoàn tàu kể đến hệ số qn tính đồn tàu: Ttrain = 1 + g ) mv ( (4.9) Công suất lực hoạt động công suất siêu tụ: W = Ftr (v ) ⋅ v - Fbr (v ) ⋅ v -W0 (v ) ⋅ v - Fgrad (x ) ⋅ v + Psc (v, t ) (4.10) Áp dụng định lý biến thiên động dạng đạo hàm: dTtrain =W dt (4.11) 143 Ta thu được: = F (v ) ⋅ v - F (1 + g ) mv dv dt tr br (v ) ⋅ v -W0 (v ) ⋅ v - Fgrad (x ) ⋅ v + Psc (v, t ) (4.12) Chia hai vế (4.12) cho v, ta có: = F (v ) - F (1 + g ) m dv dt tr (v ) -W0 (v ) - Fgrad (x ) + br Psc (v, t ) v Chia hai vế (4.13) cho (1 + g ) m ý (4.13) dv dv dx dv = = v , dt dx dt dx với sử dụng ký hiệu lực kéo đơn vị, lực hãm đơn vị, lực cản đơn vị, lực cản độ dốc đơn vị đường, cơng thức (2.7), ta có phương trình vi phân chuyển động đồn tàu sử dụng tích trữ lượng siêu tụ đặt tàu: v p (v, t ) dv = utr ftr (v ) - ubr fbr (v ) + sc - w (v ) - fgrad (x ) dx v (4.14) ... vận hành tàu điện số tuyến đường sắt đô thị Việt Nam, cụ thể đường sắt đô thị tuyến Cát Linh - Hà Đông  Hệ thống biến đổi lượng tàu điện gồm: Biến tần điều khiển động điện kéo, biến đổi DC-DC... hồi lượng hãm tái sinh trình tàu vận hành chế độ hãm giải phóng lượng, hỗ trợ trình kéo tàu, trình trao đổi lượng diễn độc lập đoàn tàu ESSs lắp đặt trạm điện kéo tuyến thu hồi lượng đoàn tàu. .. Giao thông điện đô thị bao gồm: Tàu điện ngầm metro, tàu điện bánh sắt xe điện bánh hơi, tàu điện ray…  Tàu điện bánh sắt: loại giao thông điện thành phố ray với sức kéo điện lấy từ mạng lưới