淺析城市軌道車輛電氣傳動系統的發展

廉超

摘 要：電動機把電能轉化為機械能，帶動各類設備正常運行，這就是電氣傳動系統的工作過程，電氣傳動系統在性能高效率好的同時還兼顧了節能環保，因此具有廣闊的應用市場，隨著近幾年我國科技的不斷進步，電氣傳動系統未來將會具有更多功能，以下將探討電氣傳動系統對城市軌道交通的重要意義。

關鍵詞：城市軌道交通;電氣傳動系統;發展概況

1 電氣傳動系統概述

電動機把電能轉化為機械能，帶動各類設備正常運行，這就是電氣傳動系統的工作過程，電氣傳動系統在性能高效率好的同時還兼顧了節能環保，因此具有廣闊的應用市場，隨著近幾年我國科技的不斷進步，電氣傳動系統未來將會具有更多功能，以下將探討電氣傳動系統對城市軌道交通的重要意義[1]。

2 城市軌道車輛電氣傳動系統的組成

2.1 牽引與控制系統

作為軌道車輛電氣傳動系統的關鍵組成部分之一，牽引和控制系統與車輛是否安全穩定運行密切相關。城市軌道交通的情況要求軌道車輛必須在極短時間內啟動和停止，因此車輛必須具備良好的制動性能，而電氣傳動系統當中的牽引和控制系統剛好可以滿足城市軌道車輛對制動的需求，該系統在確認車距的情況之下發出制動指令，指令具有良好的精準性，所以軌道車輛可以在較短時間內進行制動，既保障了車輛運行效率，又可以最大程度上避免出現交通事故[2]。

2.2 輔助供電系統

輔助供電系統是軌道車輛電氣傳動系統的另一個組成部分，除牽引系統等主電路之外的供電都由輔助供電系統完成，例如車輛當中的空調用電，照明用電，信號裝置用電等。輔助用電系統共包括兩個部分，分別是三相交供電系統和直流供電系統，三相交供電系統的組成部分主要是電熱器，協助變流器，三相輔助設備等，而直流供電系統的組成包括整流裝置，充電機，蓄電池和直流用電設備。在設計車輛的輔助供電系統時，應該深入考慮車輛的實際情況，嚴格控制系統當中的各個參數，保障輔助供電系統可以正常運行。

2.3 軌道交通車門控制系統

控制軌道車輛車門的開關系統是車門控制系統，該系統共包括三個部分，分別是機械組成結構，電路控制設備和執行機構。其中執行機構可以將各個子系統相互連接在一起，收集系統當中產生的信息，并對其進行分析，從而完成開關車門的過程。

3 傳動調試中的常見問題

在系統調試和運行過程當中普遍出現的問題是質量無法下達，指令下達后繼電器未正常工作或者狀態反饋指示異常，這些問題出現的原因都是錯誤的接線方式，以下將對這種情況進行歸類。

3.1 電纜接線不對應

最常見的現場錯誤之一是指示信號不對應，而電纜接線錯誤是該現象出現的直接原因，這種問題大多是由于同一根電纜的多個線芯之間兩頭不對應所導致，改正時只需要用對線器進行對線就可解決。

3.2 常開常閉觸點接錯

電氣設備要實現正常控制，就需要將電氣控制回路當中的信號傳入其他干節點之當中，而這種傳遞過程經常會出現問題，因此在電氣二次回路排查時應該重點關注這項內容。

3.3 感應電壓問題

多芯電纜是最常使用的降壓牽混控制電纜，該電纜長度較長，因此設計師在應用電纜時，還需要考慮到電纜的實際分布電容，如果分布電容過大，則會導致同一根控制電纜當中的帶電芯與其他線芯之間產生感應電壓，從而影響到其他線芯的工作，而繼電器感受到感應電壓時可能出現開關變動或者人員受傷的問題。而電纜的設計走向和具體型號也會對施工產生影響。為解決該問題，工作人員可以將分壓電阻加裝到繼電器的線圈之上，消除感應電壓，將電阻R1并入到繼電器電阻R當中，繼電器兩端的阻值會相應降低，但電纜的電容C整體不變，繼電器接收到的電壓U2會有所降低，而感應電壓的強度不會影響到繼電器的正常工作。

4 城市軌道車輛電氣傳動系統的發展

4.1 電動機傳動系統的發展

電動機包括兩個類別分別是直流傳動和交流傳動，此二者之間的差別主要是交流傳動可以用簡單的結構實現復雜的操作，而直流傳動正與此相反。我國的軌道車輛電氣傳動系統所使用的電動機由最初的直流傳動逐步向交流傳動改變，而且將直流調壓調速轉變為交流變頻調速，進一步提高了調速效率。直流電機操作簡單性能高，所以在科技尚不發達的時候，成為絕大多數電氣傳動系統的重要組成部分，但是近幾年交流電動機技術的發展和變頻技術的發展，使得交流傳動越來越得到重視，半導體制造技術和數控技術也成為推動交流傳動電動機的進步的動力。

4.2 牽引變流器的發展

（1）IGBT逆變器的產生。兩種電壓等級所構成的三點式逆變器，主要被使用到電壓強度較低的情況之下，但是隨著科技的進步高壓系統越來越成為推動經濟發展的主力，因此在這種情況之下深入開發IGBT模塊，可以將傳統的三點式逆變器改變為兩點式逆變器。三點式逆變器電壓波動較小，但制造費用昂貴，而且會增加電路系統的復雜度，所以日常生活中最常使用的是IGBT兩點識別器。

（2）無吸收電路式逆變器。城市軌道交通對安全和速度的要求非常高，所以與其相配套的電氣傳導系統體積必須保持在一定規格之內，因此新開發出來的絕緣式IGBT模塊更適合被使用到城市軌道交通發展過程當中，此外使用低感母線技術可以在電源斷路時主動將電壓降低，如此一來就可以減少其他電路的使用，進一步簡化城市軌道交通車輛的結構，保障軌道車輛高效運行。

（3）無速度傳感器矢量控制。依據電機所傳到的速度信息，無速度傳感矢量控制系統，可以主動對速度進行調控，保障軌道車輛穩定運行。

（4）全電制動停車控制。以往軌道車輛在進行制動時主要采用氣動的方式控制停車，但當車輛速度過快時這種方式會影響到停車穩定性，因此新型的電動式停車方式法被使用到軌道車輛速度控制當中，提高精準度，增強穩定性的同時降低噪音。

5 結束語

本文在探討電氣傳動系統具體概念的基礎之上，研究了該系統的組成及其對我國城市軌道交通發展的具體意義，并具體論述了電動機傳動系統和牽引變流器兩個部分，希望可以對推動我國城市軌道交通的進步發揮作用。

參考文獻：

[1]鄧愛喜.簡析城市軌道車輛電氣傳動系統的發展[J].南方農機，

2019，50（13）：105.

[2]米志宏.城市軌道車輛電氣傳動系統的發展[J].城市建設理論研究（電子版），2017（15）：17.