簡(jiǎn)析城市軌道車(chē)輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展

趙勃涵 韓靜怡 沈陽(yáng)地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司

城市軌道交通為居民的生活和出行提供了巨大的方便，促進(jìn)了城市化的進(jìn)程。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，城市軌道交通也在進(jìn)行著更新和提升，其中電氣傳動(dòng)系統(tǒng)以其節(jié)能高效等優(yōu)點(diǎn)，為軌道交通提供了重要的支持。本文通過(guò)分析城市軌道車(chē)輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展，為研究我國(guó)交通體系運(yùn)行模式提供參考。

一、城市軌道車(chē)輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

（一）牽引與控制系統(tǒng)

牽引與控制系統(tǒng)是軌道車(chē)輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，不僅關(guān)系到車(chē)輛的運(yùn)行能力，還關(guān)系著車(chē)輛的安全性能。城市軌道車(chē)輛在運(yùn)行時(shí)最大的特點(diǎn)便是啟動(dòng)和停止的間隔較短，這就對(duì)車(chē)輛的制動(dòng)能力提出了很大的要求，而電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的牽引與控制系統(tǒng)恰好可以提供這樣的技術(shù)，該系統(tǒng)可以就車(chē)距發(fā)出相應(yīng)的制動(dòng)指令，從而進(jìn)行精準(zhǔn)的制動(dòng)操作，即保證車(chē)輛運(yùn)行的效率，也提高了準(zhǔn)度，降低了安全事故的發(fā)生概率。

（二）輔助供電系統(tǒng)

軌道車(chē)輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的另一重要組成便是輔助供電系統(tǒng)，它主要提供除卻牽引系統(tǒng)主電路之外的供電，例如照明用電、空調(diào)用電、信號(hào)裝置用電等。將輔助供電系統(tǒng)進(jìn)行劃分，便可以分為直流供電系統(tǒng)和三相交供電系統(tǒng)，直流供電系統(tǒng)主要組成為充電機(jī)、蓄電池、整流裝置、直流用電設(shè)備，而三相交供電系統(tǒng)的主要組成為電熱器、協(xié)助變流器、三相輔助設(shè)備等。在設(shè)計(jì)輔助時(shí)要根據(jù)車(chē)輛設(shè)備和性能要求嚴(yán)格控制參數(shù)，以保證供電系統(tǒng)的安全有效。

（三）軌道交通車(chē)門(mén)控制系統(tǒng)

車(chē)門(mén)控制系統(tǒng)，顧名思義便是軌道車(chē)輛車(chē)門(mén)的開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)，其主要組成部分包括電路控制設(shè)備、機(jī)械組成結(jié)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)與各個(gè)子系統(tǒng)連接，收集不同的信號(hào)并進(jìn)行分析和控制，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)。

二、傳動(dòng)調(diào)試中的常見(jiàn)問(wèn)題

調(diào)試過(guò)程常遇到傳動(dòng)異常情況多為狀態(tài)反饋指示異常，指令信號(hào)無(wú)法下達(dá)或下發(fā)后繼電器未正常動(dòng)作，其本質(zhì)原因均是接線(xiàn)錯(cuò)誤，可將其歸為如下幾種情況：

（一）電纜接線(xiàn)不對(duì)應(yīng)

電纜接線(xiàn)不對(duì)應(yīng)引起的后果多是指示信號(hào)不對(duì)應(yīng)，是現(xiàn)場(chǎng)最為常見(jiàn)的錯(cuò)誤，這種錯(cuò)誤多是因?yàn)橥桓娎|多個(gè)線(xiàn)芯之間兩頭不對(duì)應(yīng)導(dǎo)致，經(jīng)過(guò)對(duì)線(xiàn)器對(duì)線(xiàn)即可改正。

（二）常開(kāi)常閉觸點(diǎn)接錯(cuò)

電氣控制回路中傳入其他干節(jié)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備控制功能的主要方式之一，也是電氣二次回路排查的重點(diǎn)內(nèi)容。

（三）感應(yīng)電壓?jiǎn)栴}

降壓牽混所常見(jiàn)的控制電纜通常為多芯電纜，由于控制電纜均較長(zhǎng)，則電纜分布電容的影響不可被忽略，較大的分布電容會(huì)導(dǎo)致同一根控制電纜中帶電線(xiàn)芯給其他線(xiàn)芯造成感應(yīng)電壓，當(dāng)感應(yīng)電壓達(dá)到繼電器動(dòng)作電壓時(shí)，會(huì)造成開(kāi)關(guān)誤動(dòng)或?qū)θ藛T造成傷害。而變更電纜設(shè)計(jì)走向及選型或會(huì)影響施工進(jìn)度并造成浪費(fèi)。通常會(huì)選擇在繼電器線(xiàn)圈上加裝分壓電阻來(lái)消除感應(yīng)電壓。繼電器電阻為R，并接電阻R1 后，繼電器兩端阻值降低，不改變接線(xiàn)即電纜電容C 不變，則繼電器分得電壓U2 隨之降低，感應(yīng)電壓未達(dá)到繼電器動(dòng)作值，避免因感應(yīng)電壓過(guò)高而引起的誤動(dòng)作。

三、城市軌道車(chē)輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展

（一）電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展

根據(jù)電動(dòng)機(jī)的差異可將其分為直流傳動(dòng)和交流傳動(dòng)兩類(lèi)。兩者的特點(diǎn)差異主要是直流傳動(dòng)以冗雜的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)便的操作，而交流傳動(dòng)正相反，因其簡(jiǎn)單的構(gòu)造使得其在一些操作上相對(duì)繁雜。我國(guó)城市軌道車(chē)輛電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)歷了從直流傳動(dòng)到交流傳動(dòng)的發(fā)展，在調(diào)速上實(shí)現(xiàn)了從直流調(diào)壓調(diào)速到交流變頻調(diào)速的改變。在之前階段，直流電機(jī)因?yàn)槠洳僮骱?jiǎn)便、性能可控等特點(diǎn)成為多數(shù)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇，但是隨著交流電動(dòng)機(jī)調(diào)試技術(shù)的提升和變頻性能的增強(qiáng)，交流傳動(dòng)開(kāi)始得以發(fā)展，還有數(shù)控技術(shù)和半導(dǎo)體制造技術(shù)也促進(jìn)了交流傳動(dòng)的發(fā)展。

（二）牽引變流器的發(fā)展

1. IGBT 逆變器的產(chǎn)生

電壓強(qiáng)度較低的情況下一般會(huì)使用兩種電壓等級(jí)組成的三點(diǎn)式逆變器，但是科技進(jìn)步使得高壓情況下能開(kāi)發(fā)和使用IGBT 模塊，其可以適應(yīng)高壓下的兩點(diǎn)式逆變器。三點(diǎn)式逆變器雖然具有電壓波動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)，但是其高昂的制造費(fèi)用和復(fù)雜的電路系統(tǒng)使得其使用范圍越來(lái)越小，目前通用的是IGBT兩點(diǎn)式逆變器。

2.無(wú)吸收電路式逆變器

因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ㄐ枰\(yùn)行速度快且安全性高，所以其體積不能太大，另外還要結(jié)構(gòu)緊湊，所以絕緣式IGBT 模塊更適合這種情況。另外采用低感母線(xiàn)技術(shù)，可以在電源斷路時(shí)降低電壓，減少了多余電路的投用，從而有效減小車(chē)輛體積，簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)，保證軌道車(chē)輛的高效運(yùn)行。

3.無(wú)速度傳感器矢量控制

無(wú)速度傳感器矢量控制根據(jù)電機(jī)所反饋的速度信息進(jìn)行調(diào)控。優(yōu)點(diǎn)是性能更加穩(wěn)定，適合現(xiàn)代軌道車(chē)輛的運(yùn)行模式。

4.全電制動(dòng)停車(chē)控制

用氣動(dòng)的方式來(lái)控制停車(chē)會(huì)被車(chē)輛速度所干擾，降低了停車(chē)的穩(wěn)定性。當(dāng)采用電動(dòng)方法控制停車(chē)時(shí)，噪音較小、精準(zhǔn)度提高、穩(wěn)定性增強(qiáng)，可以保證安全舒適的制動(dòng)，更適合發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)束語(yǔ)：本文提出了電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的概念，分析了其系統(tǒng)組成，研究了城市軌道交通所采用此系統(tǒng)的發(fā)展情況，從電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和牽引變流器兩方面進(jìn)行闡述，希望可以為此類(lèi)研究提供參考。