關于城市軌道交通車輛電氣牽引技術發展

賀長軍

【摘?要】城市軌道交通車輛電氣牽引技術是城市軌道交通系統的動力來源，對于城市軌道交通的運行有著直接的影響。牽引技術通過電網動力將電能轉換為機械能，然后牽動城市軌道交通通信。本文就來研究城市軌道交通車輛電氣牽引技術及其牽引系統，了解我國城市軌道交通車輛電氣牽引技術的發展情況。旨在為城市軌道交通車輛牽引技術的優化應用提供一些參考建議。

【關鍵詞】城市軌道;交通車輛;電氣牽引技術;牽引系統

引言：隨著我國城鎮化進程加快，城市交通問題日益突出。為了環境城市交通壓力，提高城市的暢行度，越多越多的城市開始規劃建設軌道交通。城市軌道交通是無軌交通的補充，交通建設、運行、運營管理對于技術性要求和成本要求較高。城市軌道交通車輛雖然能夠極大程度的環節城市交通擁堵情況，但是系統及其結構復雜，規劃設計難度大，規劃建設周期長，特別是一些牽引系統、供電系統項目的建設，對于城市軌道交通車聯的安全、穩定運行影響較大。研究城市軌道交通電氣牽引技術的發展，對于減少城市軌道交通車輛運行中的安全故障及其危險事故有著重要的意義。因此本文研究該課題。

一、城市軌道交通車輛電氣牽引技術的發展現狀

我國城市軌道交通車輛電氣牽引技術的動能大部分都來源于電能。電能無法直接牽引列車驅動并調節速度，需要將電能轉換為記者能之后再有電力發動機對列車進行牽引，最終發生牽引行為的能源為機械能。當前，城市軌道交通車輛電氣牽引技術源于直流傳動技術，而這種技術最早出現與歐洲。我國最早從90年代開始研制列車牽引技術，其中中華之星、先鋒號、中原之星等都采用的是我國自主研發的牽引技術。我國的牽引控制技術歷經了高壓IGBT、微電子系統、實施控制理論、安全可靠的控制與通信網絡，發展到現在已經建立起RAMS體系，在列車牽動方面有著較為完整的安全控制理念，最終形成了安全性、穩定性、可靠性極高的現代牽引控制系統。

二、牽引系統

電氣牽引系統是城市軌道交通車輛供電系統的組成部分，也是供電系統的核心系統，它與動力系統公共承擔著城市軌道交通車輛的運行。在供電系統中，牽引變電所主要承擔減壓的作用。牽引變電所將電能的三相電源轉換為單相電源，在通過饋電線供電給接觸網，成為城市軌道交通車輛的牽引力。城市軌道交通車輛采用交流電力機車，它有著較好的牽引性能和粘粘性能，交流電力機車上的變壓器用于調節電壓，牽引電動機在并聯狀態下完成車輛的牽引動作，牽引交流電動機運轉。電力牽引系統的單相牽引會產生負荷，負荷在供電系統中形成負序電流，這種負序電流與供電系統的容量成反比，當供電系統電流越大時負序電流越小，反之則越大。相對而言，電力牽引系統產生的負荷功率較低，一般情況對供電系統安全不造成影響。不過在牽引網中，單相工頻電流會對城市軌道交通沿線的通信線路行程電磁干擾，影響通訊信號。

三、電氣牽引技術

（一）電氣牽引技術中的電氣元件

1.受電器

受電器指接受高壓交流電的電氣，牽引系統受電器通過電網接入25kv的高壓交流電，引入電流，再將電流輸送給牽引變壓器。由于高壓交流電壓力較大，受電器性能直接影響著牽引系統的穩定性，因此建議選擇性能良好的受電器。

2.斷路器

斷路器是在牽引系統發生故障時用于經濟切斷電流的電氣元件。斷路器的阻斷功能可以分時間段進行，以便在發生故障時在最短的時間內切斷故障線路。同樣要選擇性能優良、壽命較長的斷路器。

3.接口電器

結構電氣是連接牽引系統與其他系統的重要電氣元件，接口電氣的質量影響著與其他系統之間的聯動性，影響城市軌道交通供電系統整體的穩定性。建議選擇接口電器時要選擇與軌道交通車輛接口相匹配的、質量較好的接口電器。

4.牽引變壓器

牽引變壓器主要用于調節電壓，將引流進來的25kv的高壓交流電降壓為1500v的交流電。

5.牽引變流器

牽引引流器主要的作用是將降壓之后的三相交流電轉為三相交流電，在引流給牽引電機。

6.牽引電機

牽引電機主要負責牽引城市軌道交通車輛的全部車廂。

（二）交流電力機車及電動機牽引技術

交流電力機是負責城市軌道交通車輛電氣牽引的核心技術。交流電力機車將從觸網中獲得的高壓交流電通過降壓、變壓、引流共供給牽引電動機。電動機的整流器輸出勵磁電流，勵磁電流負責驅動列車啟動和運行，并負責調節列車運行的速度。

（三）電氣牽引技術控制系統

城市軌道交通車輛電氣牽引是通過計算機控制系統進行控制和監控的，牽引系統全國成采用信息化管理。信息化管理具有故障自檢和運行自動的功能。隨著城市軌道交通車輛供電系統自動化程度的不斷提高，牽引系統信息化管理開始向智能化發展。牽引系統采用集成系統，在自動控制方面具有精準性高的優勢，通過控制牽引信息參數，就能對車輛的牽引做出控制，對故障做出應對，調控車輛的制動與運行。基于計算機控制系統的牽引系統，設置有密集的通訊網絡，在列車驅動、通訊等方面通過網絡進行管理，提高了綜合管控的效率。

四、城市軌道交通車輛電氣牽引系統的發展前景

城市軌道交通車輛電氣牽引系統是車輛用電負荷的核心系統，該系統對于研究列車制動、列車調速有著很重要的意義。隨著我國城市軌道交通車輛智能化的發展，新一代的列車將以節能為主為主要發展方向，永磁同步相應系統及其新型的電氣元件能夠為牽引系統結構簡化、車輛輕量化提供創新方向。

結語：綜上所述，電氣牽引技術是城市軌道交通車輛系統的重要組成部分，它與供電系統共同影響著軌道交通車輛的安全、穩定運行。提升電氣牽引技術，加強電氣牽引技術安全監控，是確保城市軌道交通車輛安全的必要措施。現階段，我國要加大電氣牽引技術的創新性研究，充分應用信息化技術來加強牽引系統的安全管理，采用性能優良的受電器、斷電器、接口電器等電氣元件，提升電氣牽引系統的質量安全，優化電氣牽引技術，從而確保城市軌道交通車輛的安全運行。

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（作者單位：長沙市軌道交通運營有限公司）