關(guān)于高速動車組牽引傳動系統(tǒng)的探討

章曉龍

摘要：高速動車組的發(fā)展為中國的鐵路事業(yè)做出了很大的貢獻。人們的出行方式由最初的乘坐汽車到飛機，至現(xiàn)在的高速動車組，也是鐵路行業(yè)多年努力的結(jié)果。由于高速動車組的經(jīng)濟型、高效型、安全型更受廣大人們的喜愛，隨著人們對高速動車組提出了更高的需求，所以需要對動車組的牽引系統(tǒng)進行優(yōu)化，從而能夠更好的推動高速動車組牽引系統(tǒng)的發(fā)展，確保我國鐵路交通行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。動車組傳動系統(tǒng)為動車組的動力傳輸裝置，牽引電機產(chǎn)生的牽引力通過軸及齒輪箱傳導至車輪上，最終產(chǎn)生了牽引作用。本文主要是針對我國高速動車組的牽引系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成進行介紹，并詳細講述組成部件的分布以及工作原理。

關(guān)鍵詞：高速動車組 牽引系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)分布 工作原理

一、我國高速動車組牽引傳動控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 牽引動力配置方式以動力集中方式為主

我國高速動車組主要是CRH3型動車組，方式為兩種：動力集中、動力分散的牽引動力配置。第一種動力集中的方式是普遍、傳統(tǒng)的電力牽引方式，由于這種方式已經(jīng)使用多年，不論是結(jié)構(gòu)上還是技術(shù)上都相對較為成熟，并且被廣泛應(yīng)用;第二種是動力分散的方式，這種方式的技術(shù)現(xiàn)階段還不算成熟，運用的范圍較小，技術(shù)還不算太成熟，具備的缺點是技術(shù)不穩(wěn)定、資金投入高等弊端。

1.2 我國高速動車組以直流傳動制式為主

我國高速動車組主要是CRH3型動車組，牽引傳動制式主要有兩種方式：直流傳動制式、交流傳動制式。在我國高速動車組行業(yè)大多數(shù)采用的是交流傳動制式。由于直流傳動制式的應(yīng)用較不廣泛，所以現(xiàn)在很多生產(chǎn)商家已經(jīng)逐步采用交流傳動方式的牽引技術(shù)。

1.3 普遍采用微機牽引控制系統(tǒng)

我國鐵路機車普遍采用微機牽引傳動系統(tǒng)，但在較為傳統(tǒng)的直流傳動機車上仍然有大量的模擬電子控制系統(tǒng)。在列車通信網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展進步的新形勢下，我國的高速動車組也開始使用通信網(wǎng)絡(luò)進行控制和信息的傳遞。

二、傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分布

我國高速動車組的牽引傳動系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如下。每列車的牽引傳動系統(tǒng)主要由：一臺牽引變壓器以及冷卻單元、一個牽引控制單元、8臺牽引電機、4臺牽引電機冷卻風機。牽引變壓器安裝在每列車的2車及7車的位置，為相鄰兩個動力車的兩臺牽引變流器分別提供單相交流電源。

三、組成部件的介紹和功能

1.牽引變壓器

牽引變壓器的兩側(cè)安裝變壓器的冷卻裝置，牽引變壓器主要是配置于高速動車組的2車和7車。牽引變壓器為單相心式變壓器，額定工作電源為25 kV 50 Hz AC 供電，該電源電壓用于產(chǎn)生整車牽引力。牽引變壓器將一次繞組上的輸入電壓降壓為四個二次繞組輸出電壓（1900V50Hz AC）。牽引變壓器容量為6433kVA，采用高等級耐熱絕緣材料實現(xiàn)大容量輕量化設(shè)計，冷卻液采用高燃點酯油提高防火安全性。主油箱及儲油柜為一體化結(jié)構(gòu)，降低變壓器整體高度;主要附件采用標準部件，如高、低壓端子、油位探測器、油流繼電器、PT100 及壓力釋放閥等，減少維護和檢修工時，降低維護成本，冷卻系統(tǒng)與牽引變壓器通過減震器與車體彈性吊掛。牽引變壓器上采取了多種保護措施，以防止變壓器過載，包括冷卻回路中的溫度監(jiān)控防止油溫過熱、流量監(jiān)控及接地回流傳感器實現(xiàn)差動保護。

2. 牽引變流器

牽引變流器冷卻裝置獨立于牽引變流器，并安裝在每個牽引變流器箱體旁邊。牽引變流器的主要功能是為4臺牽引電機的運行提供3相交流電源，由集成在牽引變流器箱體內(nèi)的牽引控制單元控制牽引變流器的工作狀態(tài)。牽引控制單元讀取冷卻回路的溫度和進出口水壓，從而保護牽引變流器防止出現(xiàn)熱過載。牽引變流器具有過流和過壓保護，中間直流環(huán)節(jié)設(shè)有過壓抑制電阻，用于緩解中間直流電路的過壓，防止對功率半導體器件造成損壞。牽引變流器中間直流環(huán)節(jié)設(shè)有接地電壓傳感器，檢測牽引變流器的接地故障。若牽引變流器發(fā)生重大故障，將自動切除對應(yīng)故障牽引變流器。

3.牽引控制單元（TCU）

牽引控制單元（TCU） 用于控制牽引變流器的工作，是牽引變流器的重要組成部分。TCU 至少包含以下主要功能：

（1）調(diào)節(jié)牽引或電制動力，調(diào)節(jié)牽引變流器直流環(huán)節(jié)電壓，為牽引變流器生成控制信號;

（2）控制如預(yù)充電接觸器和輔助輸出接觸器開通/關(guān)斷

（3）監(jiān)控和保護牽引部件

4.牽引電機

牽引電機均配置于高速動車組的動車轉(zhuǎn)向架上，動車組為8輛車編組，共計16個轉(zhuǎn)向架，8個動車轉(zhuǎn)向架，沒個轉(zhuǎn)向架有2個牽引電機，每列車共計16臺牽引電機，牽引電機為三相異步牽引電機，主要安裝于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上。一個轉(zhuǎn)向架配置的兩臺牽引電機所需要的冷去空氣均由同輛車車下設(shè)備艙內(nèi)的牽引電機通風機來提供。

牽引變流器為牽引電機提供電流，采用強迫通風的冷卻方式，定子繞組采用200 級絕緣。電機采用整體式機座結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)可以滿足動車組輕量化要求，又能夠最大程度的保證其強度。為滿足動車組輕量化的要求，在設(shè)計初時將端蓋采用鋁合金的材料。此結(jié)構(gòu)的牽引電機具備以下優(yōu)點：重量較輕、體積較小、功率大但是密度較高等優(yōu)點。機械力通過齒輪箱等傳動部件將轉(zhuǎn)動力矩從牽引電機傳遞到輪對。

四、結(jié)束語

綜上所述，可以對高速動車組的牽引系統(tǒng)有個更深的了解，牽引系統(tǒng)作為高速動車組的重要組成系統(tǒng)，對車輛提供牽引力確保車輛平穩(wěn)行駛，但是現(xiàn)有的技術(shù)指標還需要逐漸提高才能滿足科技和技術(shù)的進步。從事鐵路行業(yè)的都知道牽引系統(tǒng)存在的質(zhì)量問題比較多，牽引變壓器、牽引變流器、牽引電機的質(zhì)量問題多而雜，目前所發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量故障已經(jīng)有相應(yīng)的解決措施了，還有一些未出現(xiàn)的問題或者出現(xiàn)了沒有更好解決措施的問題還需要設(shè)計、質(zhì)量、售后人員進一步去探索，開展專題研究。

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