關(guān)于城市軌道交通車輛電氣牽引技術(shù)發(fā)展

賀長(zhǎng)軍

【摘?要】城市軌道交通車輛電氣牽引技術(shù)是城市軌道交通系統(tǒng)的動(dòng)力來(lái)源，對(duì)于城市軌道交通的運(yùn)行有著直接的影響。牽引技術(shù)通過(guò)電網(wǎng)動(dòng)力將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后牽動(dòng)城市軌道交通通信。本文就來(lái)研究城市軌道交通車輛電氣牽引技術(shù)及其牽引系統(tǒng)，了解我國(guó)城市軌道交通車輛電氣牽引技術(shù)的發(fā)展情況。旨在為城市軌道交通車輛牽引技術(shù)的優(yōu)化應(yīng)用提供一些參考建議。

【關(guān)鍵詞】城市軌道;交通車輛;電氣牽引技術(shù);牽引系統(tǒng)

引言：隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城市交通問(wèn)題日益突出。為了環(huán)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(guī)劃建設(shè)軌道交通。城市軌道交通是無(wú)軌交通的補(bǔ)充，交通建設(shè)、運(yùn)行、運(yùn)營(yíng)管理對(duì)于技術(shù)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(huán)節(jié)城市交通擁堵情況，但是系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，規(guī)劃設(shè)計(jì)難度大，規(guī)劃建設(shè)周期長(zhǎng)，特別是一些牽引系統(tǒng)、供電系統(tǒng)項(xiàng)目的建設(shè)，對(duì)于城市軌道交通車聯(lián)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行影響較大。研究城市軌道交通電氣牽引技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于減少城市軌道交通車輛運(yùn)行中的安全故障及其危險(xiǎn)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(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)城市軌道交通車輛電氣牽引技術(shù)的動(dòng)能大部分都來(lái)源于電能。電能無(wú)法直接牽引列車驅(qū)動(dòng)并調(diào)節(jié)速度，需要將電能轉(zhuǎn)換為記者能之后再有電力發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)列車進(jìn)行牽引，最終發(fā)生牽引行為的能源為機(jī)械能。當(dāng)前，城市軌道交通車輛電氣牽引技術(shù)源于直流傳動(dòng)技術(shù)，而這種技術(shù)最早出現(xiàn)與歐洲。我國(guó)最早從90年代開始研制列車牽引技術(shù)，其中中華之星、先鋒號(hào)、中原之星等都采用的是我國(guó)自主研發(fā)的牽引技術(shù)。我國(guó)的牽引控制技術(shù)歷經(jīng)了高壓IGBT、微電子系統(tǒng)、實(shí)施控制理論、安全可靠的控制與通信網(wǎng)絡(luò)，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)建立起RAMS體系，在列車牽動(dòng)方面有著較為完整的安全控制理念，最終形成了安全性、穩(wěn)定性、可靠性極高的現(xiàn)代牽引控制系統(tǒng)。

二、牽引系統(tǒng)

電氣牽引系統(tǒng)是城市軌道交通車輛供電系統(tǒng)的組成部分，也是供電系統(tǒng)的核心系統(tǒng)，它與動(dòng)力系統(tǒng)公共承擔(dān)著城市軌道交通車輛的運(yùn)行。在供電系統(tǒng)中，牽引變電所主要承擔(dān)減壓的作用。牽引變電所將電能的三相電源轉(zhuǎn)換為單相電源，在通過(guò)饋電線供電給接觸網(wǎng)，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(jī)車，它有著較好的牽引性能和粘粘性能，交流電力機(jī)車上的變壓器用于調(diào)節(jié)電壓，牽引電動(dòng)機(jī)在并聯(lián)狀態(tài)下完成車輛的牽引動(dòng)作，牽引交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。電力牽引系統(tǒng)的單相牽引會(huì)產(chǎn)生負(fù)荷，負(fù)荷在供電系統(tǒng)中形成負(fù)序電流，這種負(fù)序電流與供電系統(tǒng)的容量成反比，當(dāng)供電系統(tǒng)電流越大時(shí)負(fù)序電流越小，反之則越大。相對(duì)而言，電力牽引系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)荷功率較低，一般情況對(duì)供電系統(tǒng)安全不造成影響。不過(guò)在牽引網(wǎng)中，單相工頻電流會(huì)對(duì)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(hào)。

三、電氣牽引技術(shù)

（一）電氣牽引技術(shù)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(tǒng)受電器通過(guò)電網(wǎng)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(tǒng)的穩(wěn)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(tǒng)發(fā)生故障時(shí)用于經(jīng)濟(jì)切斷電流的電氣元件。斷路器的阻斷功能可以分時(shí)間段進(jìn)行，以便在發(fā)生故障時(shí)在最短的時(shí)間內(nèi)切斷故障線路。同樣要選擇性能優(yōu)良、壽命較長(zhǎng)的斷路器。

3.接口電器

結(jié)構(gòu)電氣是連接牽引系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的重要電氣元件，接口電氣的質(zhì)量影響著與其他系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)性，影響城市軌道交通供電系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性。建議選擇接口電器時(shí)要選擇與軌道交通車輛接口相匹配的、質(zhì)量較好的接口電器。

4.牽引變壓器

牽引變壓器主要用于調(diào)節(jié)電壓，將引流進(jìn)來(lái)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(zhuǎn)為三相交流電，在引流給牽引電機(jī)。

6.牽引電機(jī)

牽引電機(jī)主要負(fù)責(zé)牽引城市軌道交通車輛的全部車廂。

（二）交流電力機(jī)車及電動(dòng)機(jī)牽引技術(shù)

交流電力機(jī)是負(fù)責(zé)城市軌道交通車輛電氣牽引的核心技術(shù)。交流電力機(jī)車將從觸網(wǎng)中獲得的高壓交流電通過(guò)降壓、變壓、引流共供給牽引電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的整流器輸出勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)列車啟動(dòng)和運(yùn)行，并負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)列車運(yùn)行的速度。

（三）電氣牽引技術(shù)控制系統(tǒng)

城市軌道交通車輛電氣牽引是通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制和監(jiān)控的，牽引系統(tǒng)全國(guó)成采用信息化管理。信息化管理具有故障自檢和運(yùn)行自動(dòng)的功能。隨著城市軌道交通車輛供電系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高，牽引系統(tǒng)信息化管理開始向智能化發(fā)展。牽引系統(tǒng)采用集成系統(tǒng)，在自動(dòng)控制方面具有精準(zhǔn)性高的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)控制牽引信息參數(shù)，就能對(duì)車輛的牽引做出控制，對(duì)故障做出應(yīng)對(duì)，調(diào)控車輛的制動(dòng)與運(yùn)行。基于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的牽引系統(tǒng)，設(shè)置有密集的通訊網(wǎng)絡(luò)，在列車驅(qū)動(dòng)、通訊等方面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(tǒng)的發(fā)展前景

城市軌道交通車輛電氣牽引系統(tǒng)是車輛用電負(fù)荷的核心系統(tǒng)，該系統(tǒng)對(duì)于研究列車制動(dòng)、列車調(diào)速有著很重要的意義。隨著我國(guó)城市軌道交通車輛智能化的發(fā)展，新一代的列車將以節(jié)能為主為主要發(fā)展方向，永磁同步相應(yīng)系統(tǒng)及其新型的電氣元件能夠?yàn)闋恳到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、車輛輕量化提供創(chuàng)新方向。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，電氣牽引技術(shù)是城市軌道交通車輛系統(tǒng)的重要組成部分，它與供電系統(tǒng)共同影響著軌道交通車輛的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。提升電氣牽引技術(shù)，加強(qiáng)電氣牽引技術(shù)安全監(jiān)控，是確保城市軌道交通車輛安全的必要措施?，F(xiàn)階段，我國(guó)要加大電氣牽引技術(shù)的創(chuàng)新性研究，充分應(yīng)用信息化技術(shù)來(lái)加強(qiáng)牽引系統(tǒng)的安全管理，采用性能優(yōu)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(tǒng)的質(zhì)量安全，優(yōu)化電氣牽引技術(shù)，從而確保城市軌道交通車輛的安全運(yùn)行。

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（作者單位：長(zhǎng)沙市軌道交通運(yùn)營(yíng)有限公司）