軌道交通機車車輛組合試驗標準新增項目研究

摘 要：目前IEC61377：2016《軌道交通 機車車輛 牽引系統組合試驗方法》已發布實施，但相對于舊版標準新增部分試驗項目各檢測機構還不具備試驗能力，通過對新版標準解析研究及提升現有試驗系統能力，確保滿足新版標準的要求，為組合試驗的實施提供了規范。

關鍵詞：軌道交通；機車；組合試驗；標準；試驗能力

0 引言

在新標準的適用范圍中，牽引系統定義為：由可能用到的牽引電動機、變流器、包含軟件在內的牽引控制裝置、變壓器、輸入濾波器、制動電阻、主斷路器、冷卻裝置、傳感器、接觸器等組成，而組合試驗主要用于驗證各部件在系統中的匹配性。由于組合系統對機車車輛牽引系統的重要性，世界各國均非常重視，所以具備新版IEC61377：2016能力的需求迫在眉睫。為滿足新版標準，目前組合試驗系統需新增能開展牽引制動轉換、反轉起動及線路分布曲線下的能耗試驗的能力。

1 組合試驗系統概述

組合試驗臺由試驗電源、牽引負載系統及輔助電源和列車輔助負載組成。此次試驗臺中牽引負載系統采用的是背靠背（兩個相同的被試牽引系統）能量反饋式試驗系統，由于其陪試負載系統帶有四象限脈沖整流器，可以實現四象限運行，且控制方案簡單、經濟可靠，已成為主流的試驗系統方案。

本次用于調試及驗證的被試牽引系統為：南非22E機車變流器、YQ775電機，陪試牽引系統為TGA6C變流器、YQ1224電機，其中兩臺陪試電機經過齒輪箱連接一臺被試電機。

2 新增項目解析

2.1 牽引制動轉換試驗

2.1.1 目的是驗證系統在不同條件下進行牽引和制動轉換的能力。試驗應在牽引和制動滿轉矩/滿功率下的2個速度點進行轉換：速度點1：牽引和制動最大轉矩差，速度點2：牽引和制動最大功率差。

2.1.2 設計思路：被試變流器在牽引或制動被停止3s內不封鎖逆變脈沖；在控制軟件中增加牽引與制動切換按鈕，并可以設定切換時間；增加速度限值保護值設置。

2.2反轉起動試驗

2.2.1 目的是驗證牽引系統從反方向到正方向牽引車輛的能力，模擬車輛停在有坡度路線的起動功能。這要求試驗臺的負載調節系統具備恒力矩加載能力，轉速能從反向到正向轉換。

2.2.2設計思路：通過判斷電機速度傳感器的電平信號來識別電機轉向；設置陪試變流器最大發揮力矩限幅值，當被試變流器給定轉矩大于設定的最大發揮力矩限幅值的1.5-2倍，電機將反轉；增加速度限值保護值設置。

2.3線路分布曲線下的能耗試驗

2.3.1目的是測試牽引系統在試驗大綱規定的線路分布曲線下的能耗。其中線路分布曲線特性應在試驗前重新計算，計算時應按實測轉矩而非參考轉矩來計算。

2.3.2 設計思路：陪試及被試變流器的控制軟件可以互相通信；陪試控制軟件應開發相應接口來導入固定格式的數據，并以能允許的上限速度讀取數據，直至無數據時系統即自動安全卸力并停機；陪試控制軟件主要導入數據為當前車速，同時與被試控制軟件通信，告之當前車輛運行級位（牽引為正，制動為負，惰行為0），被試變流器發揮相應力矩，同時需關注變流器的響應速度。

3 結果驗證

3.1牽引制動轉換試驗

試驗中，被試變流器分別運行在牽引和制動滿轉矩/滿功率工況下最大轉矩差和最大功率差的轉速點，進行牽引制動轉換，系統均能正常運行。

速度點1：牽引和制動最大轉矩差

牽引→制動 制動→牽引

速度點2：牽引和制動最大功率差

牽引→制動 制動→牽引

3.2反轉起動試驗

設置陪試變流器最大發揮力矩限幅值為5000Nm，被試變流器給定力矩8000Nm，電機轉速由+20r/min反轉為-108r/min，中間電壓未出現明顯變化，系統運行正常。

3.3線路分布曲線下的能耗試驗

線路數據為長沙地鐵實際運行模擬曲線某段，重復進行四次，結果表明：測試系統記錄的數據與導入的線路分布曲線吻合，同時系統運行正常。

注：試驗中被試控制軟件記錄的數據在制動工況時沒有區分制動力的方向（圖3），均用正值表示，因此實際牽引工況可以根據速度的變化來確定，即加速或保持速度穩定時為牽引工況，減速時為制動工況，力矩完全歸零時為惰行工況。

4 結語

近些年來，我國軌道交通機車車輛交流傳動系統的市場份額日益增多，開展牽引系統組合試驗及其研究也日益重要。本文對IEC61377：2016新增項目進行了解析研究，并對現有試驗系統進行能力提升，使其具有新增項目的試驗能力，在滿足了軌道交通機車車輛組合試驗新要求的同時，提升了在軌道交通檢驗領域的行業競爭力。

參考文獻：

[1] GB/T 25117.1-2010 軌道交通 機車車輛 組合試驗 第1部分：逆變器供電的交流電動機及其控制系統的組合試驗[S].

[2] IEC 61377：2016 軌道交通 機車車輛 牽引系統組合試驗方法[S].

[3] 廖長鑫，劉貴. 軌道交通機車車輛牽引電傳動系統組合試驗標準解析[J].機車電傳動，2013（3）

作者簡介：陳久力（1989-），男，本科，助理工程師，一直從事電機、變流器及其組合系統的檢測試驗技術研究工作。