淺析城市軌道車輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展

廉超

摘 要：電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)各類設(shè)備正常運(yùn)行，這就是電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)在性能高效率好的同時(shí)還兼顧了節(jié)能環(huán)保，因此具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，隨著近幾年我國(guó)科技的不斷進(jìn)步，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)未來(lái)將會(huì)具有更多功能，以下將探討電氣傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)城市軌道交通的重要意義。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;電氣傳動(dòng)系統(tǒng);發(fā)展概況

1 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)概述

電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)各類設(shè)備正常運(yùn)行，這就是電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)在性能高效率好的同時(shí)還兼顧了節(jié)能環(huán)保，因此具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)，隨著近幾年我國(guó)科技的不斷進(jìn)步，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)未來(lái)將會(huì)具有更多功能，以下將探討電氣傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)城市軌道交通的重要意義[1]。

2 城市軌道車輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

2.1 牽引與控制系統(tǒng)

作為軌道車輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分之一，牽引和控制系統(tǒng)與車輛是否安全穩(wěn)定運(yùn)行密切相關(guān)。城市軌道交通的情況要求軌道車輛必須在極短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)和停止，因此車輛必須具備良好的制動(dòng)性能，而電氣傳動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)中的牽引和控制系統(tǒng)剛好可以滿足城市軌道車輛對(duì)制動(dòng)的需求，該系統(tǒng)在確認(rèn)車距的情況之下發(fā)出制動(dòng)指令，指令具有良好的精準(zhǔn)性，所以軌道車輛可以在較短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行制動(dòng)，既保障了車輛運(yùn)行效率，又可以最大程度上避免出現(xiàn)交通事故[2]。

2.2 輔助供電系統(tǒng)

輔助供電系統(tǒng)是軌道車輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的另一個(gè)組成部分，除牽引系統(tǒng)等主電路之外的供電都由輔助供電系統(tǒng)完成，例如車輛當(dāng)中的空調(diào)用電，照明用電，信號(hào)裝置用電等。輔助用電系統(tǒng)共包括兩個(gè)部分，分別是三相交供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)，三相交供電系統(tǒng)的組成部分主要是電熱器，協(xié)助變流器，三相輔助設(shè)備等，而直流供電系統(tǒng)的組成包括整流裝置，充電機(jī)，蓄電池和直流用電設(shè)備。在設(shè)計(jì)車輛的輔助供電系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該深入考慮車輛的實(shí)際情況，嚴(yán)格控制系統(tǒng)當(dāng)中的各個(gè)參數(shù)，保障輔助供電系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。

2.3 軌道交通車門控制系統(tǒng)

控制軌道車輛車門的開關(guān)系統(tǒng)是車門控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)共包括三個(gè)部分，分別是機(jī)械組成結(jié)構(gòu)，電路控制設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以將各個(gè)子系統(tǒng)相互連接在一起，收集系統(tǒng)當(dāng)中產(chǎn)生的信息，并對(duì)其進(jìn)行分析，從而完成開關(guān)車門的過(guò)程。

3 傳動(dòng)調(diào)試中的常見(jiàn)問(wèn)題

在系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中普遍出現(xiàn)的問(wèn)題是質(zhì)量無(wú)法下達(dá)，指令下達(dá)后繼電器未正常工作或者狀態(tài)反饋指示異常，這些問(wèn)題出現(xiàn)的原因都是錯(cuò)誤的接線方式，以下將對(duì)這種情況進(jìn)行歸類。

3.1 電纜接線不對(duì)應(yīng)

最常見(jiàn)的現(xiàn)場(chǎng)錯(cuò)誤之一是指示信號(hào)不對(duì)應(yīng)，而電纜接線錯(cuò)誤是該現(xiàn)象出現(xiàn)的直接原因，這種問(wèn)題大多是由于同一根電纜的多個(gè)線芯之間兩頭不對(duì)應(yīng)所導(dǎo)致，改正時(shí)只需要用對(duì)線器進(jìn)行對(duì)線就可解決。

3.2 常開常閉觸點(diǎn)接錯(cuò)

電氣設(shè)備要實(shí)現(xiàn)正常控制，就需要將電氣控制回路當(dāng)中的信號(hào)傳入其他干節(jié)點(diǎn)之當(dāng)中，而這種傳遞過(guò)程經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因此在電氣二次回路排查時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注這項(xiàng)內(nèi)容。

3.3 感應(yīng)電壓?jiǎn)栴}

多芯電纜是最常使用的降壓牽混控制電纜，該電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此設(shè)計(jì)師在應(yīng)用電纜時(shí)，還需要考慮到電纜的實(shí)際分布電容，如果分布電容過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致同一根控制電纜當(dāng)中的帶電芯與其他線芯之間產(chǎn)生感應(yīng)電壓，從而影響到其他線芯的工作，而繼電器感受到感應(yīng)電壓時(shí)可能出現(xiàn)開關(guān)變動(dòng)或者人員受傷的問(wèn)題。而電纜的設(shè)計(jì)走向和具體型號(hào)也會(huì)對(duì)施工產(chǎn)生影響。為解決該問(wèn)題，工作人員可以將分壓電阻加裝到繼電器的線圈之上，消除感應(yīng)電壓，將電阻R1并入到繼電器電阻R當(dāng)中，繼電器兩端的阻值會(huì)相應(yīng)降低，但電纜的電容C整體不變，繼電器接收到的電壓U2會(huì)有所降低，而感應(yīng)電壓的強(qiáng)度不會(huì)影響到繼電器的正常工作。

4 城市軌道車輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展

4.1 電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展

電動(dòng)機(jī)包括兩個(gè)類別分別是直流傳動(dòng)和交流傳動(dòng)，此二者之間的差別主要是交流傳動(dòng)可以用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的操作，而直流傳動(dòng)正與此相反。我國(guó)的軌道車輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)所使用的電動(dòng)機(jī)由最初的直流傳動(dòng)逐步向交流傳動(dòng)改變，而且將直流調(diào)壓調(diào)速轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣髯冾l調(diào)速，進(jìn)一步提高了調(diào)速效率。直流電機(jī)操作簡(jiǎn)單性能高，所以在科技尚不發(fā)達(dá)的時(shí)候，成為絕大多數(shù)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，但是近幾年交流電動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展和變頻技術(shù)的發(fā)展，使得交流傳動(dòng)越來(lái)越得到重視，半導(dǎo)體制造技術(shù)和數(shù)控技術(shù)也成為推動(dòng)交流傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的進(jìn)步的動(dòng)力。

4.2 牽引變流器的發(fā)展

（1）IGBT逆變器的產(chǎn)生。兩種電壓等級(jí)所構(gòu)成的三點(diǎn)式逆變器，主要被使用到電壓強(qiáng)度較低的情況之下，但是隨著科技的進(jìn)步高壓系統(tǒng)越來(lái)越成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主力，因此在這種情況之下深入開發(fā)IGBT模塊，可以將傳統(tǒng)的三點(diǎn)式逆變器改變?yōu)閮牲c(diǎn)式逆變器。三點(diǎn)式逆變器電壓波動(dòng)較小，但制造費(fèi)用昂貴，而且會(huì)增加電路系統(tǒng)的復(fù)雜度，所以日常生活中最常使用的是IGBT兩點(diǎn)識(shí)別器。

（2）無(wú)吸收電路式逆變器。城市軌道交通對(duì)安全和速度的要求非常高，所以與其相配套的電氣傳導(dǎo)系統(tǒng)體積必須保持在一定規(guī)格之內(nèi)，因此新開發(fā)出來(lái)的絕緣式IGBT模塊更適合被使用到城市軌道交通發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，此外使用低感母線技術(shù)可以在電源斷路時(shí)主動(dòng)將電壓降低，如此一來(lái)就可以減少其他電路的使用，進(jìn)一步簡(jiǎn)化城市軌道交通車輛的結(jié)構(gòu)，保障軌道車輛高效運(yùn)行。

（3）無(wú)速度傳感器矢量控制。依據(jù)電機(jī)所傳到的速度信息，無(wú)速度傳感矢量控制系統(tǒng)，可以主動(dòng)對(duì)速度進(jìn)行調(diào)控，保障軌道車輛穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）全電制動(dòng)停車控制。以往軌道車輛在進(jìn)行制動(dòng)時(shí)主要采用氣動(dòng)的方式控制停車，但當(dāng)車輛速度過(guò)快時(shí)這種方式會(huì)影響到停車穩(wěn)定性，因此新型的電動(dòng)式停車方式法被使用到軌道車輛速度控制當(dāng)中，提高精準(zhǔn)度，增強(qiáng)穩(wěn)定性的同時(shí)降低噪音。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文在探討電氣傳動(dòng)系統(tǒng)具體概念的基礎(chǔ)之上，研究了該系統(tǒng)的組成及其對(duì)我國(guó)城市軌道交通發(fā)展的具體意義，并具體論述了電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和牽引變流器兩個(gè)部分，希望可以對(duì)推動(dòng)我國(guó)城市軌道交通的進(jìn)步發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧愛(ài)喜.簡(jiǎn)析城市軌道車輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展[J].南方農(nóng)機(jī)，

2019，50（13）：105.

[2]米志宏.城市軌道車輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（15）：17.