城軌產(chǎn)品新技術(shù)簡(jiǎn)介

黃河

摘要：針對(duì)國(guó)內(nèi)地鐵技術(shù)使用情況，簡(jiǎn)單介紹城軌領(lǐng)域新技術(shù)的運(yùn)用，推薦合理設(shè)計(jì)方案，優(yōu)化資源利用，提供更加便捷的基礎(chǔ)交通設(shè)施服務(wù)。

關(guān)鍵詞：永磁同步系統(tǒng);以太網(wǎng)技術(shù);無(wú)速度傳感器控制;并網(wǎng)供電;蓄電池牽引

中圖分類(lèi)號(hào)：TM341;TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-9129（2020）07-0153-01

Abstract：Based on the application of metro technology in China， this paper briefly introduces the application of new technologies in the field of urban rail transit， recommends reasonable design schemes， optimizes the utilization of resources， and provides more convenient basic transportation facilities.

Key words：Permanent magnet synchronous system;Ethernet technology;No speed sensor control;Grid-connected power supply;Accumulator traction

1永磁同步牽引系統(tǒng)技術(shù)

永磁同步牽引系統(tǒng)作為下一代城軌牽引系統(tǒng)的發(fā)展方向在近年來(lái)備受關(guān)注。永磁同步牽引系統(tǒng)技術(shù)的核心在于永磁同步牽引電機(jī)，其諸多優(yōu)點(diǎn)也是永磁同步電機(jī)帶來(lái)的。與現(xiàn)階段城軌牽引系統(tǒng)所使用異步牽引電機(jī)相比，永磁同步牽引電機(jī)具有如下特點(diǎn)：

（1）效率高，能耗低;

（2）體積小，重量輕，功率密度高;

（3）噪聲低，可靠性高;

（4）轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，過(guò)載能力強(qiáng);

體積小、重量輕、功率密度高的特點(diǎn)使得永磁同步牽引電機(jī)滿足直驅(qū)電機(jī)轉(zhuǎn)速低、電機(jī)極數(shù)相對(duì)較多的要求，從而使得在現(xiàn)有條件下實(shí)現(xiàn)直接傳動(dòng)成為可能。它省掉了現(xiàn)有牽引系統(tǒng)必須配備的齒輪箱，解決了齒輪傳動(dòng)帶來(lái)的傳遞損耗、噪聲和維修等問(wèn)題;同時(shí)可減輕車(chē)輛總體重量并提高傳動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)牽引系統(tǒng)的節(jié)能;此外也給轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)提供了更多的自由空間，提高了車(chē)輛的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力學(xué)性能。

永磁同步牽引系統(tǒng)具有節(jié)能降耗、提升牽引功率、減少后期維護(hù)、提高乘客舒適度等諸多優(yōu)點(diǎn)。

2車(chē)載實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)

現(xiàn)有列車(chē)網(wǎng)絡(luò)主要使用列車(chē)級(jí)WTB總線和車(chē)輛級(jí)MVB總線的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)載設(shè)備的互聯(lián)與控制，該結(jié)構(gòu)可提供可靠、確定性的數(shù)據(jù)連接，具有傳輸可靠的特點(diǎn)。但隨著列車(chē)智能化水平的不斷提升，列車(chē)網(wǎng)絡(luò)需要能夠承載更多的數(shù)據(jù)傳輸，而現(xiàn)有的WTB、MVB技術(shù)已無(wú)法滿足豐富的車(chē)輛狀態(tài)信息傳輸需求。

以太網(wǎng)是一種廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，作為列車(chē)網(wǎng)絡(luò)， 車(chē)載實(shí)時(shí)以太網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）具有足夠高的帶寬，，傳輸速率高。現(xiàn)有的WTB、MVB傳輸速率分別為1Mb/s、1.5 Mb/s，而以太網(wǎng)可達(dá)100 Mb/s，能做到數(shù)據(jù)的快速交換，實(shí)時(shí)性更好;

（2）接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，有利于系統(tǒng)集成;

（3）可實(shí)現(xiàn)車(chē)載電氣設(shè)備的單點(diǎn)維護(hù)，維護(hù)更加方便;

（4）支持列車(chē)控制、診斷、維護(hù)、媒體等多個(gè)應(yīng)用。

3無(wú)速度傳感器技術(shù)

現(xiàn)階段地鐵車(chē)輛的速度測(cè)量主要依靠在電機(jī)上布置速度傳感器，通過(guò)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速再進(jìn)一步計(jì)算得到列車(chē)速度，并以此實(shí)現(xiàn)對(duì)列車(chē)行駛速度的閉環(huán)控制。這種通過(guò)速度傳感器測(cè)量速度的模式主要存在以下問(wèn)題：

（1）速度傳感器處于高溫、振動(dòng)大的環(huán)境，相對(duì)容易損壞，從而導(dǎo)致速度測(cè)量失效;

（2）速度傳感器采集到的信號(hào)要經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)距離傳輸，在信號(hào)傳輸過(guò)程中易受干擾，從而導(dǎo)致測(cè)量失準(zhǔn);

（3）速度傳感器布線復(fù)雜，無(wú)形中增加了后期維護(hù)工作量。

基于速度傳感器的以上缺點(diǎn)，無(wú)速度傳感器技術(shù)成為研究熱點(diǎn)，即不依靠速度傳感器進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量。其速度辨識(shí)基本原理就是通過(guò)測(cè)量電機(jī)電流并結(jié)合電機(jī)模型進(jìn)行速度估算，估算誤差在千分之一以?xún)?nèi)。

無(wú)速度傳感器技術(shù)的規(guī)避了上述速度傳感器使用帶來(lái)的缺點(diǎn)，其次電機(jī)無(wú)需安裝速度傳感器后體積可以減小，功率密度會(huì)相應(yīng)提高，最后省去速度傳感器及其信號(hào)傳輸、處理裝置也能節(jié)約成本。

4輔助電源并網(wǎng)供電技術(shù)

輔助電源的并網(wǎng)供電技術(shù)主要是區(qū)別于現(xiàn)階段的輔助電源擴(kuò)展供電技術(shù)。現(xiàn)階段地鐵列車(chē)主要采用輔助電源擴(kuò)展供電技術(shù)，在兩輛Tc車(chē)上各設(shè)置一個(gè)輔助電源，兩個(gè)輔助電源的AC380V輸出之間通過(guò)擴(kuò)展供電裝置相連。在正常情況下，擴(kuò)展供電裝置是斷開(kāi)的，兩個(gè)輔助電源的AC380V輸出獨(dú)立給各自單元負(fù)載供電。當(dāng)一臺(tái)輔助電源故障時(shí)，擴(kuò)展供電裝置閉合，進(jìn)行擴(kuò)展供電，此時(shí)由仍正常工作的輔助電源給整列車(chē)的基本負(fù)載供電。

并網(wǎng)供電技術(shù)整列車(chē)配置的輔助電源數(shù)量增加，一般情況下為4臺(tái)。此時(shí)會(huì)設(shè)置一條貫穿整列車(chē)的中壓母線，每個(gè)輔助電源都連接在該中壓母線上，負(fù)載同樣連接在該中壓母線上，就相當(dāng)于4臺(tái)輔助電源并聯(lián)為整列車(chē)的中壓負(fù)載供電。

輔助電源并網(wǎng)供電相較于擴(kuò)展供電最大的優(yōu)勢(shì)就是其冗余度更高，當(dāng)發(fā)生單個(gè)甚至是兩個(gè)輔助電源故障時(shí)整個(gè)輔助電源系統(tǒng)都不用進(jìn)行減載操作，乘客舒適度不會(huì)因此受到影響。

5蓄電池牽引技術(shù)

蓄電池牽引就是利用車(chē)載DC110V蓄電池給牽引逆變器供電進(jìn)而驅(qū)動(dòng)列車(chē)運(yùn)行。目前蓄電池牽引技術(shù)主要應(yīng)用于兩種場(chǎng)景，一種是第三軌-受流器方式受電的車(chē)輛庫(kù)內(nèi)調(diào)車(chē)、另一種是正線運(yùn)營(yíng)車(chē)輛救援。

國(guó)內(nèi)采用第三軌-受流器方式受電的項(xiàng)目在車(chē)輛的正線、運(yùn)營(yíng)庫(kù)、車(chē)輛段內(nèi)都需要設(shè)置高壓第三軌，而檢修庫(kù)內(nèi)由于長(zhǎng)時(shí)間都是檢修作業(yè)，為了安全起見(jiàn)并不設(shè)置第三軌供電。那么這種第三軌受電的車(chē)輛在進(jìn)出檢修庫(kù)時(shí)則需要額外配置工程車(chē)或者配置滑觸線移動(dòng)供電電源以便將列車(chē)牽引進(jìn)出庫(kù)，這兩種方式作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)且程序繁瑣，而蓄電池牽引技術(shù)正好有效地解決了該問(wèn)題。

列車(chē)在正線運(yùn)行時(shí)，正線供電線路有突然斷電的風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法運(yùn)行。而且供電線路斷電故障不能通過(guò)其它車(chē)輛實(shí)施救援，只能等待電力恢復(fù)或者隧道內(nèi)清客乘客自行走到下一站。在這種情況下，利用蓄電池牽引技術(shù)則能完美地滿足列車(chē)自救援需求，在不依靠外力情況下將列車(chē)牽引至下一站，不至于給乘客帶來(lái)恐慌或事故。

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