現(xiàn)代軌道交通車(chē)輛電氣牽引技術(shù)分析

潘曦　顏杏

摘 要 隨著時(shí)代的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，城市交通壓力也隨之不斷增大。現(xiàn)代軌道交通車(chē)輛作為大運(yùn)量公共交通工具，其運(yùn)用能夠有效緩解交通壓力，為人們創(chuàng)造便利的出行環(huán)境。本文將分析現(xiàn)代軌道車(chē)輛電氣牽引技術(shù)，闡述牽引技術(shù)，以及牽引技術(shù)的應(yīng)用。以期能夠?yàn)檐壍澜煌ㄜ?chē)輛平穩(wěn)運(yùn)行提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞 現(xiàn)代軌道交通車(chē)輛 牽引技術(shù) 電氣

中圖分類(lèi)號(hào)：U266 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

現(xiàn)代軌道交通具有速度快、環(huán)保、可靠、安全等眾多優(yōu)點(diǎn)，為民眾出行帶來(lái)了極大的便利。電氣牽引是軌道交通車(chē)輛的核心技術(shù)，它為列車(chē)的行進(jìn)提供動(dòng)力，是軌道交通列車(chē)其他一切功能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)前提。

1軌道交通車(chē)輛電氣牽引技術(shù)發(fā)展歷程

在19世紀(jì)末，城市軌道交通登上了歷史舞臺(tái)，并隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，不斷更新?lián)Q代。在調(diào)速方面而言，經(jīng)歷了三個(gè)不同階段：直流變阻調(diào)速、直流斬波調(diào)壓調(diào)速、以及交流變頻變壓調(diào)速。尤其在近三十年以來(lái)，各種電子設(shè)備的發(fā)展，使電氣牽引技術(shù)得到了有效運(yùn)用。起初，使用新型半導(dǎo)體器件，取代了原有的調(diào)速方式，并提升調(diào)速性能，以及再生制動(dòng)功能。隨后，采用微機(jī)方式，對(duì)車(chē)輛的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。經(jīng)過(guò)眾多年的發(fā)展，直到90年代，高壓大電流IGBT的研制，以及微機(jī)的利用，實(shí)現(xiàn)了軌道交通的大發(fā)展，并成為其電氣牽引系統(tǒng)的主要方式。

2現(xiàn)代軌道交通車(chē)輛電氣牽引技術(shù)分析

2.1控制系統(tǒng)分析

電氣牽引技術(shù)由數(shù)字控制轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)控制，強(qiáng)化了對(duì)軌道車(chē)輛運(yùn)行方式的監(jiān)督，以及控制方式的提升。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有強(qiáng)大的功能，包括系統(tǒng)自檢、自控能力，以及信息數(shù)據(jù)收集、分析能力。尤其在交流傳感式的軌道車(chē)輛運(yùn)行中，該系統(tǒng)更顯現(xiàn)出強(qiáng)大的控制能力。現(xiàn)代軌道車(chē)輛電氣牽引技術(shù)中，需要多重危機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)高水平的自動(dòng)控制。因此，在電氣牽引技術(shù)中，控制系統(tǒng)能夠根據(jù)信號(hào)處理器的指示，以及信號(hào)輸入、輸出等流程，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的牽引控制。

可見(jiàn)，現(xiàn)代軌道交通車(chē)輛的電氣牽引技術(shù)中，主要依靠計(jì)算機(jī)控制能力，形成網(wǎng)絡(luò)化的電氣控制方式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有軌道交通車(chē)輛的控制，滿(mǎn)足集成化牽引控制條件。

2.2主要元件

軌道交通車(chē)輛的電氣元件需要不斷磨合，才能實(shí)現(xiàn)元件之間的相互配合。其中的主要元件包括以下幾種：

受電器。是軌道車(chē)輛的主要元件，對(duì)其的要求較高，以滿(mǎn)足電氣牽引的基本需求。軌道交通在不斷的提速過(guò)程中，受電器壓力適度，才能確保牽引受力在安全范圍內(nèi)，且不會(huì)出現(xiàn)較大的磨損值。電氣牽引技術(shù)的受力與受電器存在密切的關(guān)聯(lián)，牽引受力平衡，受電器才能具有相應(yīng)的強(qiáng)度與性能。

斷路器。主要針對(duì)緊急阻斷工作而存在，具有較大的發(fā)展空間。現(xiàn)代電氣牽引技術(shù)的發(fā)展，斷路器能夠降低制動(dòng)分段的時(shí)間，并在短時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)軌道交通，避免電流阻斷上升風(fēng)險(xiǎn)。

接口電器。現(xiàn)代軌道交通中的接口電器，需要滿(mǎn)足電氣牽引的基本需求，以實(shí)現(xiàn)有效的控制。電氣牽引中常會(huì)出現(xiàn)各種匹配問(wèn)題，影響車(chē)輛與牽引之間的良性互動(dòng)，因此要合理控制接口電器的質(zhì)量，以免影響電氣牽引的性質(zhì)。

2.3交流傳動(dòng)控制技術(shù)

該技術(shù)主要包括逆變器暨異步電機(jī)控制技術(shù)、參數(shù)辨識(shí)、硬件軟件設(shè)計(jì)、故障診斷等眾多技術(shù)。有效控制了軌道車(chē)輛的非線(xiàn)性時(shí)變、強(qiáng)耦合、運(yùn)行狀態(tài)復(fù)雜等眾多難題。并實(shí)現(xiàn)異步牽引控制的實(shí)用化，是軌道交通穩(wěn)定運(yùn)行、快速響應(yīng)、動(dòng)力充分發(fā)揮的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

傳動(dòng)控制單元，即DCU。其裝有32位雙DSP處理芯片，以及SVPWM技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制策略等，繼而形成了模塊化的產(chǎn)品，為軌道交通現(xiàn)代化控制、高效運(yùn)行等提供了技術(shù)保障，并具有滑行保護(hù)、或粘著利用控制等功能。

2.4軌道交通控制與診斷

軌道交通列車(chē)的控制主要包括：網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)控制、圖形化編程、故障診斷、試驗(yàn)檢測(cè)、實(shí)時(shí)控制、在線(xiàn)調(diào)試、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等多種功能，滿(mǎn)足列車(chē)運(yùn)行環(huán)境的所有需求。能夠?qū)α熊?chē)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視，并自動(dòng)對(duì)故障加以診斷，實(shí)時(shí)調(diào)控，解決。同時(shí)，記錄故障的具體內(nèi)容，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

軌道交通的控制與診斷功能，采取分布式的控制方式，以及模塊化控制方式，總線(xiàn)利用雙通道冗余。實(shí)現(xiàn)列車(chē)控制、診斷、監(jiān)控為一體的集成系統(tǒng)，有豐富的接口，適應(yīng)性極強(qiáng)。

3展望

在軌道交通技術(shù)不斷發(fā)展的今天，電氣牽引技術(shù)也在逐漸靠向科技的前沿，在現(xiàn)有科技成果基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新與發(fā)展。下面簡(jiǎn)要介紹兩種目前軌道交通車(chē)輛的前沿技術(shù)及可行發(fā)展方向，以期為中國(guó)城市軌道交通技術(shù)貢獻(xiàn)一份力量，實(shí)現(xiàn)裝備與技術(shù)的持續(xù)支持。

永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)。該技術(shù)能夠取消齒輪箱，而實(shí)現(xiàn)直接的傳動(dòng)方式。有效降低車(chē)輛重量，噪音，并通過(guò)提高傳動(dòng)效率，為轉(zhuǎn)向架提供更多的空間。該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)得到了驗(yàn)證，運(yùn)行情況良好。在逐漸的發(fā)展中，不斷克服電機(jī)溫度升高、高速帶速度重投等問(wèn)題。

互聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)。TCN協(xié)議具有良好的實(shí)用性，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代軌道交通應(yīng)朝向智能列車(chē)、城市軌道交通運(yùn)行傳感器等方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)軌道交通的實(shí)時(shí)性與確定性，以及智能化的電氣牽引技術(shù)。

4結(jié)論

綜上所述，本文主要分析了現(xiàn)代軌道交通車(chē)輛電氣牽引技術(shù)，闡述電氣牽引技術(shù)的控制系統(tǒng)，主要元件，交流傳動(dòng)控制技術(shù)，軌道交通控制與診斷分析等內(nèi)容。現(xiàn)代城市軌道交通的運(yùn)行與發(fā)展，充分運(yùn)用微機(jī)技術(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化的電氣牽引，提高軌道車(chē)輛運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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