城市軌道交通車輛電氣牽引系統(tǒng)自主研發(fā)與應(yīng)用

張虎

◆摘? 要：近年來，隨著經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，各行各業(yè)越來越重視對新產(chǎn)品研發(fā)的大量投資，以適應(yīng)時代快速的技術(shù)潮流。對于中國的城市軌道交通行業(yè)，我們也相信要繼續(xù)跟上這個時代的發(fā)展步伐，彌補自己的不足，不斷突破創(chuàng)新。城市軌道交通機動車輛采用電驅(qū)動牽引控制技術(shù)對整個城市軌道交通行業(yè)至關(guān)重要，甚至對整個城市的社會經(jīng)濟發(fā)展起著巨大的推動作用。要實現(xiàn)城市軌道交通車輛電力牽引技術(shù)的快速發(fā)展，必須在這方面做出更大的努力。

◆關(guān)鍵詞：城市軌道交通;車輛電力牽引技術(shù);解決措施

現(xiàn)代城市軌道交通因其高效、安全、可靠、環(huán)保的基本特點，近年來在世界上許多大中城市取得了快速的經(jīng)濟發(fā)展，其電氣化牽引制動系統(tǒng)技術(shù)作為現(xiàn)代城市軌道交通機動車輛的重要核心技術(shù)裝備，以其高技術(shù)含量成為推動城市軌道交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要技術(shù)保障。

一、電力牽引系統(tǒng)的功能

牽引輸電系統(tǒng)的主要產(chǎn)品是目前地鐵普通鐵路車輛的主要牽引電源，主要由三相交流逆變器和提供工頻千伏交流電的三相牽引熱發(fā)電機組兩部分組成。在列車完全失去一個aw2負(fù)載最大功率負(fù)載的工況下，以及在高速列車完全失去四分之一功率最大負(fù)載負(fù)載的工況下，列車仍能正常運行，直至往返高速軌道的全程;在列車失去最大功率負(fù)荷aw3負(fù)荷的工況下，可以盡可能降低高速鐵路列車的最大運行速度。在aw3負(fù)荷和高速運行的緊急情況下，列車可以在東站主線35的陡坡坡道上高速正常啟動，運行后仍可到達(dá)下一站。掛機后，卸完空車仍能繼續(xù)正常高速運行到國鐵唐山東站車輛段。每輛tc車都配有一套車輛輔助設(shè)備供電控制系統(tǒng)，為啟動每臺車輛輔助設(shè)備提供直流功率輸出。正常運行時，全列車的一套或兩套空調(diào)輔助驅(qū)動功率逆變器裝置向全列車的所有空調(diào)負(fù)荷系統(tǒng)提供輔助功率，但同時，當(dāng)一套列車輔助功率逆變器發(fā)生故障時，另一套或兩套輔助逆變器通過輔助膨脹機的供電控制裝置自動向全列車的空調(diào)負(fù)荷供電（此時，列車空調(diào)制冷機組自動停止甩負(fù)荷，高速運行，制冷散熱能力自動減半），保證列車正常高速運行。

二、電力牽引系統(tǒng)的組成

牽引動力系統(tǒng)制動是中國地鐵車輛的關(guān)鍵制動系統(tǒng)，也是地鐵車輛的主要動力源。主要制動部件包括牽引保險盒、高壓繼電器盒、濾波器和電抗器、牽引制動逆變盒、制動電阻盒、牽引起動電機1～4、避雷器、接地裝置和碳刷。

保險絲盒可分為主驅(qū)動保險絲和兩個輔助驅(qū)動保險絲。當(dāng)熔斷電源電路接地或短路時，熔斷斷路器盒的相應(yīng)電源保險絲將熔斷，切斷熔斷保護器的電路。

高壓電氣箱由高壓主機、隔離高壓開關(guān)、高速高壓斷路器等部件組成。主電路隔離安全開關(guān)主要用于實現(xiàn)主隔離電路的安全隔離，采用機械聯(lián)鎖保護開關(guān)，將電路支撐板與電容器B、C的快速過流放電保護回路充分連接，確保安全。高速控制斷路器主要用于系統(tǒng)主電路中所有故障的自動保護。當(dāng)系統(tǒng)主電路發(fā)生嚴(yán)重短路故障時，高速控制斷路器自動斷開，實現(xiàn)系統(tǒng)主電路所有故障的自動保護。濾波器短路干擾直流電抗器主要用于控制安裝在主直流變換控制電路直流功率開關(guān)側(cè)輸出電壓控制支架上的濾波電容，以保持輸出驅(qū)動電壓輸入波動范圍穩(wěn)定，并盡可能將超過輸出輸入電壓穩(wěn)定值的輸出波動穩(wěn)定范圍限制在直流電源允許的輸出電壓波動范圍內(nèi)。同時，它吸收了連接到直流電源輸入端的直流電源的諧波短路干擾。過濾器的工作電抗器是空芯電流過濾器的電抗器，采用高速電流路由方式運行控制風(fēng)機，驅(qū)動冷卻器。

三、電控在普通地鐵車輛牽引系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.牽引力控制

在制動過程中，為了保證車輛的正常運行，牽引制動逆變系統(tǒng)會實時直接接收來自機車司機制動控制器或牽引制動接收裝置的司機牽引制動指令，并結(jié)合牽引制動信號實時控制接收裝置接收其他牽引信號，完成對制動車輛的司機牽引制動控制。由于機動車輛的行駛速度不受系統(tǒng)速度的直接限制，每當(dāng)車輛的行駛速度超過一定的速度極限時，系統(tǒng)就會有機會將車輛的牽引系數(shù)降至零，自動封鎖其車道。機動車行駛速度緩慢恢復(fù)正常行駛范圍后，封鎖將自動解除。另外，在車輛沒有任何atp限制的情況下，車輛的自動限速控制功能也會正常工作。由于高坡度電動汽車在遇到緊急坡道時會強制啟動加速控制功能，所以每當(dāng)車輛遇到接近坡道的緊急情況時，系統(tǒng)會自動提供與彎道坡度相當(dāng)?shù)淖罡呒铀俣?，從而保證車輛的正常行駛速度。

2.電子制動控制

地鐵車輛再生制動的主要模式分為兩種再生模式：制動相關(guān)再生制動和微機電再生制動。微機電再生制動主要包括機械再生制動和微電阻再生制動。然而，在實際的車輛制動操作中，這兩種機械制動再生模式之間存在一定的阻力優(yōu)先控制水平。一般對地鐵車輛制動進(jìn)行再生制動阻力控制時，車輛應(yīng)先進(jìn)行機械再生制動，再依次進(jìn)行制動阻力再生制動，最后。然而，為了達(dá)到更好的混合制動控制效果，大大節(jié)約能源，交流再生制動、直流電阻混合制動、電動混合制動和柴油機混合制動系統(tǒng)經(jīng)常被一起使用，以實現(xiàn)電動汽車各種混合制動的智能控制。

四、結(jié)束語

城市軌道交通機動車輛車載電驅(qū)動牽引控制技術(shù)是我國城市軌道交通行業(yè)應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，也是近年來我國橋梁軌道建設(shè)行業(yè)的熱點話題。其操作過程繁瑣，容不得半點馬虎?，F(xiàn)階段，由于我國城市電氣化軌道牽引系統(tǒng)技術(shù)還處于不發(fā)達(dá)和發(fā)展階段，我國城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的相關(guān)技術(shù)部門有必要不斷努力、創(chuàng)新，貢獻(xiàn)自己的技術(shù)力量。對于我們從事城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)交通的普通公務(wù)員來說，我們應(yīng)該盡職盡責(zé)，樹立良好的交通管理素質(zhì)，不斷學(xué)習(xí)和加強我們的交通管理技能，加強人際溝通，為城市軌道交通車輛的電力牽引技術(shù)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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