淺談城軌車牽引系統(tǒng)

陳政良

中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司 吉林長(zhǎng)春 130000

1 城軌車牽引系統(tǒng)簡(jiǎn)介

城軌列車牽引系統(tǒng)適用于地鐵、輕軌等城市軌道交通車輛，主要由牽引變流器、電抗器、輔助變流器、司控器、牽引電機(jī)、開(kāi)關(guān)箱等組成。牽引系統(tǒng)采用矢量控制原理，具有牽引、電制動(dòng)、故障診斷、導(dǎo)向安全和網(wǎng)絡(luò)通訊等功能。2012年通過(guò)中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)組織的載客運(yùn)營(yíng)評(píng)審，開(kāi)始批量裝車運(yùn)用。借助有效的牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠促進(jìn)列車的安全高效形式，確保乘客和機(jī)務(wù)人員安全，提升運(yùn)輸效率。

2 城軌車輛牽引系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

在目前的城軌車輛中，主要的設(shè)計(jì)模式包括以下幾種：一種是早晚高峰期，車輛運(yùn)行密度大，車載人員過(guò)多，導(dǎo)致的超載現(xiàn)象，一種是在其他的工作階段，車輛運(yùn)行密度較小，車載的人員也不多。所以，在進(jìn)行城軌列車的設(shè)計(jì)中，可以采用連續(xù)速度——距離曲線控制模式。這就需要在城軌車輛的牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，確保其安全性能夠達(dá)到以下幾點(diǎn)要求：第一，相關(guān)的軟硬件要具備一定的可靠性，能夠?yàn)槌擒壾囕v司機(jī)提供精準(zhǔn)的目標(biāo)速度合一限速控制，保證列車的牽引安全；第二，具有完善的輸入和輸出功能，車輛在運(yùn)行階段，在牽引系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)向安全制動(dòng)的有效控制作用發(fā)揮，保證列車的行駛安全性；第三，在通常的城軌列車中，車輛牽引系統(tǒng)的控制設(shè)備安全側(cè)在車輛出現(xiàn)故障的情況下，能夠確保車輛運(yùn)行的安全性目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，在發(fā)生車輛故障的情況下，列車能夠降級(jí)使用，實(shí)現(xiàn)低速行車。

2.1 高速斷路器設(shè)置

高速斷路器一般安裝在受電弓和輸入濾波器之間，高速斷路器一般用在牽引回路中，對(duì)于高速斷路器的安全設(shè)計(jì)需要注意以下幾點(diǎn)：第一，根據(jù)地面牽引供電系數(shù)的參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算城軌車輛牽引回路狀態(tài)下的預(yù)期短路電流，其保護(hù)性能需要和地面變電所短路保護(hù)性能之間實(shí)現(xiàn)有效的配合。第二，高速斷路器的動(dòng)作應(yīng)該由牽引控制單元或是過(guò)流脫扣裝置來(lái)觸發(fā)，對(duì)于跳閘時(shí)間的控制需要和車輛斷開(kāi)速度以及輸入濾波器性質(zhì)相符。第三，高速斷路器最大電流需要符合牽引逆變器輸入端最大承受力以及輸入回路時(shí)遭受故障導(dǎo)致的接地電流要求。第四，要保證高速斷路器的控制回路時(shí)間以及系統(tǒng)分?jǐn)嗲€、控制邏輯以及分?jǐn)噙壿嫷膮f(xié)調(diào)性。

2.2 輸入濾波器設(shè)計(jì)

就地鐵車輛電氣系統(tǒng)中的牽引系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，線路濾波器的作用是平滑輸入電流，對(duì)于接觸網(wǎng)以及車輛間的干擾進(jìn)行有效控制，有效避免接觸網(wǎng)對(duì)于車輛電氣系統(tǒng)的不良干擾。城軌列車中，牽引系統(tǒng)的牽引逆變器前配置相應(yīng)的線路濾波器。輸入濾波器在應(yīng)用中最主要的作用是對(duì)于車輛牽引逆變的輸入電流和短路電流變化情況進(jìn)行控制。就輸入濾波器的安全設(shè)計(jì)工作來(lái)看，其主要的內(nèi)容有：輸入列車濾波器電感量需要和列車的電容器電容量對(duì)應(yīng)起來(lái)，線路濾波器輸入功能設(shè)計(jì)需要保持和斷路器的一致性，這樣才能保證城軌車輛的輸入濾波器在發(fā)生突然接地的狀況時(shí)，其他設(shè)備不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。此外，在進(jìn)行輸入濾波器的安裝過(guò)程中，需要選擇有效的技術(shù)措施，盡可能降低磁通密度對(duì)于列車內(nèi)部環(huán)境造成的不利影響。

2.3 牽引逆變器設(shè)計(jì)

針對(duì)城軌列車的牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，牽引逆變器的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，對(duì)于列車的牽引制動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大的影響。進(jìn)行牽引逆變器的設(shè)計(jì)中，需要對(duì)城軌車輛牽引系統(tǒng)逆變器進(jìn)行前級(jí)接觸器設(shè)計(jì)，在電網(wǎng)電源的隔離中進(jìn)行應(yīng)用。借助有效的冷卻方法來(lái)對(duì)于功率模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，且需要在全運(yùn)用環(huán)境以及運(yùn)行條件下實(shí)施有效的熱校核設(shè)計(jì)目標(biāo)。對(duì)于牽引控制中的網(wǎng)絡(luò)連接、關(guān)鍵信號(hào)處理等問(wèn)題要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，接祖控制板中的相關(guān)部位設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)降額。要想避免車輛的濾波器電容器以及開(kāi)關(guān)器件等散熱效果受到影響，在進(jìn)行濾波電容器的安裝中需要確保盡可能的接近IGBT，采用疊片式進(jìn)行低感排列。

3 總結(jié)

牽引系統(tǒng)包含傳動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)控制兩大關(guān)鍵技術(shù)，是現(xiàn)代機(jī)車車輛的心臟和大腦，被稱為“機(jī)車之芯”。在城軌車輛的牽引系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要保證有效的牽引制動(dòng)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，就要不斷完善相關(guān)的技術(shù)系統(tǒng)，針對(duì)牽引系統(tǒng)的重要部位進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保牽引系統(tǒng)能夠?yàn)榱熊囂峁┌踩煽康沫h(huán)境。