城軌車輛牽引系統集成技術研究

谷曉東

摘 要：該文主要介紹了城軌車輛牽引系統集成的相關概念、系統的基本設計以及關鍵部件的設計和城軌車輛牽引系統集成的關鍵技術，最后還提出了城軌車輛牽引系統設計中應該注意的問題。希望可以為提供有效的幫助。

關鍵詞：城軌車輛 牽引系統 集成 技術手段 分析 研究

中圖分類號：U264 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（b）-0098-02

為了進一步滿足城市現代化發展的實際需求，早在20世紀70、80年代開始，我國就開始實施了軌道交通，但是作為城軌車輛核心技術的牽引傳動技術，大部分的部件卻是由進口和外資企業創造的，我國基本上沒有什么說話的權利，這一點也限制了我國城軌車輛的發展，現階段我國的城軌車輛牽引系統技術暫時還是處于起步階段，隨著電力技術的不斷發展，現代化的城軌車輛系統已經成為了一個機電一體化的系統，這一系統相對于其他的系統來說，其復雜成分可見一斑，一般來說，這一系統包含了六大子系統技術，這些子系統技術的構成部件非常多而且非常復雜，與此同時，這些子系統又是獨立存在的，各自都能夠成為一個單獨的體系，但是相互之間的關系又非常緊密，在這些關鍵系統技術中，牽引系統集成技術是目前其他系統技術發揮的有力支撐手段，而且這一系統卻始終占據著關鍵的地位。

1 牽引系統關鍵部件設計技術

1.1 高速短路器

高速短路器主要設置在受電與線路濾波器之間，每一個高速斷路器也給每輛動車的牽引逆變器提供了保護。高速斷路器一般只是用在牽引回路上，主要是用于輔助系統進行獨立于牽引回路，目前高速斷路器的主體需求有以下幾方面。

（1）為了更好地方便控制和保護工作，高速斷路器主要是由電磁力驅動行進的，高速斷路器的保護性能一定要與地面變電站的短路保護性能有著很好地配合協調關系。

（2）高速斷路器的動作主要是由牽引控制單位和過流脫扣裝置觸發的，控制跳閘的時間和斷開的速度主要還是與輸入濾波器的特性進行匹配。

1.2 輸入濾波器

在每輛城軌車的牽引逆變器之前都會配備一個線路濾波器，這一濾波器的配備主要是為了限制牽引逆變器輸入電流的變化率能夠穩定在標準值之內，當牽引逆變器發生故障短路的時候，短路的電流變化不至于過大而影響到其他的設備。而且這一輸入濾波電抗器的電感量一定要與線路電容器的電容量進行匹配，如果不匹配的話，很有可能會影響到最終的城軌運行。目前輸入濾波器的主要要求有以下幾點。

（1）線路濾波器在設計時最好是與高速斷路器的分段能力保持穩定協調統一，這樣才能夠確保當線路濾波器出現接地時不會損壞到其他的牽引系統設備。

（2）濾波電抗器的安裝也要按照相關的制度和措施去執行，這樣也是為了進一步減少磁通密度對相關系統部件的影響。

（3）研究人員會采用空心結構，這樣就能夠保證電感值處于一個恒定的狀態。

1.3 牽引逆變器

牽引逆變器是牽引系統中的關鍵部位，這一部位的部件主要有接觸器和濾波電容器以及牽引控制單元等部位構成，牽引逆變器的接觸器主要是運用在了電源和電網的隔離上，很多時候，牽引系統都是有獨立的熔斷器，這時就可以進行短路保護。而牽引逆變器和我們之前提到過的功率模塊都是由獨立的牽引控制單位構成的，這樣就能夠及時地接受駕駛人員發出的控制質量。

1.4 基本控制功能原理

（1）保持電壓與頻率的比值是處于恒定狀態的。（2）研究人員要保持編排運行時的最大電磁轉矩等于額定的頻率，這一原則協調主要控制著電壓和頻率。（3）要保持定子、轉子和氣隙磁鏈之間的恒定。由于城軌車輛旅客的客流量會隨著實踐的變化而不斷發生變化，每一天的客流量都是不同的，因此，車輛牽引電動機的負載特性變化相對來說是比較大的，現如今隨著科學技術的不斷發展，乘客對所乘坐的舒適度也有了全面提升，研究人員通過對城軌車輛研究，選擇采用轉速閉環和轉矩閉環來實現乘客所需的功能。

2 牽引系統集成關鍵技術

2.1 高性能受流控制技術

城軌車輛在實際的運行過程中所需要的電能基本上都是通過受電網與接觸網相接觸獲取的，在正常運行的情況下，電網受流的穩定性也就保證了城軌車輛是否正常運行的關鍵。對于城軌車輛來說，尤其是在我國北方寒冷的地區，雖然說城軌車輛的運行速度不是特別的高，但是由于受到控制技術的影響，當城軌車輛終止運行之后，在經過了北方寒冷冬天過夜之后，車輛接觸網上會出現一層寒冰，當列車再上線運行的時候，車輛受各種外力的影響，將會不能很好地與車輛電網接觸網進行接觸，在實際的運行過程中就會出現接觸網電壓缺失的情況，目前受流控制技術的主要內容有：（1）受電流設計和電網關系的影響，這一影響的目的主要是為了進一步確保受流能夠有一個良好的受流。（2）當出現接觸網電壓缺失的時候，研究人員一定要保證牽引逆變器的控制不出現失控才是最關鍵的。

2.2 輔助逆變器的冗余控制技術

對于地下運行的城軌車輛來說，城軌車輛的輔助供電系統往往都會采用冗余的控制技術手段，而輔助逆變器是當前城軌車輛輔助供電系統的核心，這一技術簡單地來說，就是運用一臺功率比較大的變流器，在正常的狀態下實施降功運行，并在其他輔助變流器故障的情況下，實施滿功運行，研究人員將這種運行方式稱之為擴展供電。

3 結語

城軌車輛牽引系統集成技術一定會越來越完善，相信隨著我國城軌車輛牽引系統的不斷完善更新，這一系統的發展將會越來越成熟，并在當前的城軌運行中發揮著更加重要的作用。更好地促進我國城軌車輛牽引系統集成技術的可持續發展。

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