IEC 61377：2016《軌道交通 機車車輛 牽引系統組合試驗》標準解析

王 彬 吳 婷

（1.中車株洲時代電氣股份有限公司，株洲 412001；2.湖南中車時代電動汽車股份有限公司，株洲 412001）

在IEC 61377-2016標準發布之前，軌道交通機車車輛牽引系統組合試驗主要依據以下標準開展：IEC 61377-1：2006、IEC 61377-2：2002、IEC 61377-3。 歐 盟 將 IEC標準采納為EN61377系列，中國則等同采用或修改采用IEC標準為GB/T 25117系列，并替代原鐵道行業標準TB/T 3117-2005。2016版標準將上述三個標準合并成一個標準，對試驗項目和試驗方法進行了較大的完善和改動，更具指導性和可行性。本文擬針對新版標準IEC 61377：2016的主要內容進行解讀。

1 牽引系統定義

新版標準對組合系統試驗中被試對象的概念進行了重新定義。IEC 61377：2016分別定義了牽引系統和可以代表牽引系統的最小被試牽引系統。值得注意的是，被試牽引系統被定義為至少應是一路完整的牽引控制單元及其所有的相關負載，將之前并未包含在組合試驗系統內的牽引變壓器（如有）、主輔一體化變流器中的輔助變流器等部件劃入必須進行組合試驗的范圍，更加符合實際牽引組合系統的組成情況，并要求最小被試牽引系統的負載也必須滿載。

2 試驗項目

新版IEC 61377標準對組合試驗項目做了新增和修改。

2.1 電動機冷態/熱態時的轉矩特性

試驗目的是驗證組合系統的輸出轉矩特性是否滿足要求。新標準中明確了電動機冷態及熱態的概念。冷態即電動機定子繞組或者機座與環溫的溫差不大于20K，熱態即當用戶和制造商無特殊協定時，則定義為電動機的定子繞組溫度應處于IEC 60349系列標準中規定的基準溫度±20K范圍內（無論電機采用何種熱分級的絕緣系統，它的所有特性均按定子繞組基準溫度為150℃、永磁體基準溫度為100℃繪制）。新版標準對于熱態的理解，將原先的電機溫升穩定判斷為熱態量化為基準溫度的±20K范圍內。因此，在實際試驗過程中，應在所有電動機繞組預埋溫度傳感器，以實時監測電機溫度。

2.2 線路負載溫升試驗

本試驗通過重復模擬相應線路運行工況，使牽引控制系統各關鍵部件溫升達到穩定，驗證牽引系統在線路分布曲線工況下運行溫升是否滿足設計要求。需要注意的是，溫升穩定的判定標準是：若工作制周期小于1h，在連續重復的工作制周期運行中部件峰值溫度增加應小于4K；若工作制周期長于1h，則在兩個連續的工作制周期中的同一時刻，部件溫升變化應不大于4K。某牽引系統滬寧線上行（南京南→虹橋）線路工作周期為129min，大于1h，本文以其溫升試驗為例進行分析，如表1所示。其連續運行4個周期牽引電機各部位溫度曲線如圖1所示。

表1 某牽引系統滬寧線上行（南京南→虹橋）線路工作周期

圖1 連續運行4個周期牽引電機各部位溫度曲線（牽引變壓器及牽引變流器等部件圖略）

2.3 反轉啟動試驗

反轉啟動是指車輛在坡道線路啟動，在制動緩解之后牽引力尚未發揮時，由于車輛本身重力產生向后的加速度而導致的后退過程。反轉啟動試驗主要是在實驗室模擬帶特定負載的車輛在特定坡度路線的啟動，來驗證牽引系統具備此功能。

根據反轉啟動試驗的要求，被測牽引系統在滿轉矩條件下應由反向啟動轉換為正向啟動。在采用主流的以交流電動機——間接變流器為陪試系統的“背靠背”能量反饋式試驗系統時，可通過陪試變流器控制電機的轉向與轉速，使陪試系統帶動電機以反向的較低轉速逐步變化至正向的一定轉速，來實現模擬反轉試驗啟動的全過程。陪試系統控制轉速和加速度的大小應根據車輛實際運行過程中的坡道狀況、車輛自重、粘著系數及規定啟動加速度大小等參數來進行限制。

3 性能指標要求

新版IEC 61377標準對部分原有試驗項目的性能指標做了改動和更具體的要求，需要設計和試驗人員注意。

一是轉矩特性試驗，原標準規定實際輸出轉矩應不小于規定值的90%，新版標準改為牽引系統轉矩之和的測量結果與規定值之間的誤差應在規定值的±5%之內。

二是電壓快速變化試驗，對應改版之前的牽引供電電壓突變試驗，改版之前并未明確電壓變化的具體范圍，而新版標準細化了交流及直流網壓變化的工況和范圍。

三是牽引供電電壓中斷試驗用于模擬牽引工況供電電壓中斷及制動工況跳弓、受電弓彈跳、列車通過分相區等工況，改版之前并未明確電壓中斷的時間要求。新版標準將此細化為兩項試驗，牽引供電電壓中斷試驗模擬的是斷路器跳閘和由保護動作引起的自動分合閘工況，時間一般小于10s；牽引供電電壓丟失試驗模擬的是列車受電弓彈跳或者通過分相區所引起的網壓丟失，建議中斷時間在10～200ms，或者根據實際情況由用戶和制造商雙方協定。由于試驗斷路器本身的響應時間限制，實現10ms的中斷時間對試驗控制系統提出了更高的要求。

4 結語

隨著“一帶一路”倡議的深入推行，軌道交通裝備產業走出去的需求更為強烈。發達國家對品牌形象的要求高，標準認證等壁壘更高，這就給投身于軌道交通產業的廣大技術人員提出了更高的要求。充分理解和學習國際標準，對于規范試驗方法，提升產品質量是非常重要的。本文對新版標準主要內容進行解讀，并分析了新版標準與原版IEC 61377-1：2006、IEC 61377-2：2002、IEC 61377-3：2002的主要區別，以期為從事軌道交通行業牽引控制系統研究與試驗的專業人士提供參考。

[1]國際電工委員會.IEC 61377-2016 軌道交通 鐵路車輛 牽引系統的綜合測試方法[S].日內瓦：國際電工委員會，2016.