軌道交通車輛牽引控制發展現狀與趨勢

陳外升

摘 要：近年來，中國有軌電車的發展速度加快了，為人們提供了旅行的便利，并改善了大家的生活。技術發展已從牽引設備發展到以平臺技術為中心的當前高性能控制技術，從而實現了牽引控制的廣泛化，標準化和個性化。本文著眼于鐵路車輛牽引力控制的發展現狀和發展趨勢。

關鍵詞：鐵路運輸;車輛;牽引力控制;當前狀態;趨勢

引言

在電車技術中，牽引力控制技術為電車提供動力，這一點非常重要。因此，關于軌道交通車輛牽引力控制技術的研究越來越多，相關專家學者繼續追求軌道交通車輛的牽引力控制技術，以實現牽引力控制和牽引力控制的標準化，通用化和平臺化改善并促進系統開發。

一、國際鐵路車輛牽引力控制的發展

隨著第二次工業革命的發展，蒸汽機技術為機車車輛的發展提供了技術支持，世界上第一條鐵路出現在18世紀。自鐵路運輸時代問世以來，經過200多年的發展，軌道車輛的牽引技術已經從早期的蒸汽機演變為電動牽引。1880年代的電車主要使用直流驅動的牽引力控制，而在1990年代，西門子將繞組異步電動機應用于電動汽車的牽引力控制。20世紀初，德國開始在電動汽車中使用三相交流電。隨著1950年代晶閘管的應用，拉動儲罐的方式已經完全改變。在1960年代，成角度的線性驅動系統被用于牽引力控制。在1970年代，異步牽引電動機得到應用和推廣。牽引力控制AC驅動系統的優點是減少了電源電流的諧波含量。電路簡單可靠，控制電機重量輕，轉向架結構簡單，具有抗靜電功能。

二、國內鐵路車輛牽引力控制的發展現狀

中國目前的鐵路列車牽引力控制系統主要包括三種通信技術，控制技術和保修技術。控制技術直接針對控制目標，并綜合利用數學，計算機，微電子等多學科技術。這主要是火車牽引控制系統的核心，包括磁控制和方向矢量控制。通信系統的應用，例如直接轉矩控制，是一個開放系統，其主要功能是根據傳輸需求建立連接并在每個控制系統的級別上傳輸信息，安全技術必須具有可靠性，安全性和效率性以及主要功能是系統性能。確保滿足操作要求，特別是目前在中國使用的軌道車輛的牽引力主要以AC-DC-AC變速箱的形式出現，主要的牽引設備包括主變壓器，變流器，電動機和其他控制系統。牽引主電路主要有三相逆變器電路，直流母線電路和網絡側電路。[1]在車輛的動輪和履帶之間，輪扭矩，輪重和輪軌材料相互作用產生附著力，從而為驅動火車的鐵路提供牽引力。從模塊化的角度來看，列車牽引控制系統主要包括三個模塊：列車控制模塊，車輛控制模塊和變速器控制模塊。

其中，列車控制模塊的主要范圍包括具有邏輯選擇功能，牽引力和制動器調節功能，安全指導功能和信息記錄功能的：以便可以監視列車狀態并及時診斷列車運行過程中發生的故障。車輛控制模塊的主要功能是監視和控制列車的動力并診斷時間錯誤。變速器控制系統的控制范圍主要包括變頻器，異步牽引電動機和脈沖整流器。變速箱控制系統還具有怠速和沿海保護功能。[2]

三、現代牽引驅動系統的控制特性

火車牽引驅動系統的基本任務是通過機電能量轉換來實現位置，速度和轉矩控制，本質上是電機和驅動系統的性能。現代牽引系統使用AC-DC-AC電驅動器。牽引設備主要包括高壓電器，牽引變流器和牽引電動機以及相關的控制系統。火車的牽引力是車輪與軌道之間的附著力，牽引力的主要電路包括電網側電路，直流母線電路和三相逆變器電路。車輪的重量，車輪和軌道材料的彈性以及施加在車輪上的扭矩是附著力的三個要素。

火車基于基本動力單元，可以靈活組合以形成不同運輸要求的不同組。根據電力需求和火車電力的使用，許多動力裝置組合包括功率密集型或固定式大型車輛，配電EMU或城市鐵路列車以及大型復雜列車。現代火車控制和診斷系統使用車載網絡系統。網絡系統的基本特征主要體現在實時性，確定性，可靠性和安全性上。應用程序特征主要是車輛級別的診斷，包括將火車級別的診斷，網絡系統和檢測技術與故障診斷（如通信網絡的初始運行，監視數據，數據處理，消息數據和流數據）相結合。反編譯機器診斷級診斷集成系統的實現已成為現實，并已擴展到車輛地面集成遠程集成系統。

四、車輛牽引控制發展趨勢

1.平臺化與標準化

目前，中國的電力牽引控制技術著重于30t軸重載電力機車和現代坦克的發展。牽引力控制核心組件及相關設備和設備新型轉矩硅電源，制動能量再生反饋，永磁同步電動機因其高效率和其他優勢而在商業應用中使用。建立基于牽引和電力驅動技術以及現代電力電子技術的新材料和節能技術現代牽引控制技術包括環保設備制造系統，鐵路火車制造系統和物聯網終身服務系統，新技術是鐵路運輸牽引技術的新創新革命。鐵路運輸車輛發展牽引力控制的趨勢正在走向平臺化和標準化。

2.信息化與智能化

最近，結合計算機技術的電子商務鐵路車輛的牽引力控制系統平臺已經開發出來。隨著鐵路運輸系統中游客人數的增加，鐵路運輸管理的難度也增加了，迫切需要信息技術來實時控制火車的各個方面，包括狀態監測信息和邏輯控制信息。鐵路列車的平臺化為標準化的發展提供了基礎。

3.模塊化與網絡化

為了滿足各種用戶的需求，鐵路車輛的牽引力控制系統已經發展成為模塊化的趨勢。產品平臺化主要是指根據主要用戶的需求分析市場發展趨勢，以弄清產品開發平臺的功能定位和改進目標，應仔細劃分產品功能部門，對產品功能進行模塊化管理。大大提高了機車車輛牽引系統的可靠性，從而降低了產品的生產成本。車輛儲能吸收器可以回收30%的制動能量，牽引系統的重量可以減輕車輛的負荷，永磁同步牽引系統可以實現更高的效率。新一代半導體器件將徹底改變轉換器領域。

五、結論

本文研究了軌道交通車輛牽引力控制技術的發展現狀和趨勢，分析了中國軌道交通車輛牽引力控制技術的特點，總結了國際軌道交通車輛牽引力控制技術的發展歷史。鐵路運輸車輛牽引力控制發展趨勢的綜合分析和預測本研究將為牽引力控制技術的改進和改進提供參考，為我國鐵路車輛牽引力控制技術的進一步發展提供參考。

參考文獻

[1]譚正祥.軌道交通車輛牽引控制技術與發展趨勢[J].中國新技術新產品，2019（19）：119-120.

[2]徐少哲.軌道交通車輛牽引控制發展現狀與趨勢分析[J].科技資訊，2017，15（32）：84-85.