城軌產品新技術簡介

黃河

摘要：針對國內地鐵技術使用情況，簡單介紹城軌領域新技術的運用，推薦合理設計方案，優化資源利用，提供更加便捷的基礎交通設施服務。

關鍵詞：永磁同步系統;以太網技術;無速度傳感器控制;并網供電;蓄電池牽引

中圖分類號：TM341;TP212文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）07-0153-01

Abstract：Based on the application of metro technology in China， this paper briefly introduces the application of new technologies in the field of urban rail transit， recommends reasonable design schemes， optimizes the utilization of resources， and provides more convenient basic transportation facilities.

Key words：Permanent magnet synchronous system;Ethernet technology;No speed sensor control;Grid-connected power supply;Accumulator traction

1永磁同步牽引系統技術

永磁同步牽引系統作為下一代城軌牽引系統的發展方向在近年來備受關注。永磁同步牽引系統技術的核心在于永磁同步牽引電機，其諸多優點也是永磁同步電機帶來的。與現階段城軌牽引系統所使用異步牽引電機相比，永磁同步牽引電機具有如下特點：

（1）效率高，能耗低;

（2）體積小，重量輕，功率密度高;

（3）噪聲低，可靠性高;

（4）轉速平穩，過載能力強;

體積小、重量輕、功率密度高的特點使得永磁同步牽引電機滿足直驅電機轉速低、電機極數相對較多的要求，從而使得在現有條件下實現直接傳動成為可能。它省掉了現有牽引系統必須配備的齒輪箱，解決了齒輪傳動帶來的傳遞損耗、噪聲和維修等問題;同時可減輕車輛總體重量并提高傳動效率，實現牽引系統的節能;此外也給轉向架的設計提供了更多的自由空間，提高了車輛的經濟性和動力學性能。

永磁同步牽引系統具有節能降耗、提升牽引功率、減少后期維護、提高乘客舒適度等諸多優點。

2車載實時以太網技術

現有列車網絡主要使用列車級WTB總線和車輛級MVB總線的網絡拓撲結構來實現車載設備的互聯與控制，該結構可提供可靠、確定性的數據連接，具有傳輸可靠的特點。但隨著列車智能化水平的不斷提升，列車網絡需要能夠承載更多的數據傳輸，而現有的WTB、MVB技術已無法滿足豐富的車輛狀態信息傳輸需求。

以太網是一種廣泛應用的計算機局域網標準，作為列車網絡， 車載實時以太網具有以下優點：

（1）具有足夠高的帶寬，，傳輸速率高?，F有的WTB、MVB傳輸速率分別為1Mb/s、1.5 Mb/s，而以太網可達100 Mb/s，能做到數據的快速交換，實時性更好;

（2）接口標準統一，有利于系統集成;

（3）可實現車載電氣設備的單點維護，維護更加方便;

（4）支持列車控制、診斷、維護、媒體等多個應用。

3無速度傳感器技術

現階段地鐵車輛的速度測量主要依靠在電機上布置速度傳感器，通過測量電機轉速再進一步計算得到列車速度，并以此實現對列車行駛速度的閉環控制。這種通過速度傳感器測量速度的模式主要存在以下問題：

（1）速度傳感器處于高溫、振動大的環境，相對容易損壞，從而導致速度測量失效;

（2）速度傳感器采集到的信號要經過遠距離傳輸，在信號傳輸過程中易受干擾，從而導致測量失準;

（3）速度傳感器布線復雜，無形中增加了后期維護工作量。

基于速度傳感器的以上缺點，無速度傳感器技術成為研究熱點，即不依靠速度傳感器進行電機轉速測量。其速度辨識基本原理就是通過測量電機電流并結合電機模型進行速度估算，估算誤差在千分之一以內。

無速度傳感器技術的規避了上述速度傳感器使用帶來的缺點，其次電機無需安裝速度傳感器后體積可以減小，功率密度會相應提高，最后省去速度傳感器及其信號傳輸、處理裝置也能節約成本。

4輔助電源并網供電技術

輔助電源的并網供電技術主要是區別于現階段的輔助電源擴展供電技術?，F階段地鐵列車主要采用輔助電源擴展供電技術，在兩輛Tc車上各設置一個輔助電源，兩個輔助電源的AC380V輸出之間通過擴展供電裝置相連。在正常情況下，擴展供電裝置是斷開的，兩個輔助電源的AC380V輸出獨立給各自單元負載供電。當一臺輔助電源故障時，擴展供電裝置閉合，進行擴展供電，此時由仍正常工作的輔助電源給整列車的基本負載供電。

并網供電技術整列車配置的輔助電源數量增加，一般情況下為4臺。此時會設置一條貫穿整列車的中壓母線，每個輔助電源都連接在該中壓母線上，負載同樣連接在該中壓母線上，就相當于4臺輔助電源并聯為整列車的中壓負載供電。

輔助電源并網供電相較于擴展供電最大的優勢就是其冗余度更高，當發生單個甚至是兩個輔助電源故障時整個輔助電源系統都不用進行減載操作，乘客舒適度不會因此受到影響。

5蓄電池牽引技術

蓄電池牽引就是利用車載DC110V蓄電池給牽引逆變器供電進而驅動列車運行。目前蓄電池牽引技術主要應用于兩種場景，一種是第三軌-受流器方式受電的車輛庫內調車、另一種是正線運營車輛救援。

國內采用第三軌-受流器方式受電的項目在車輛的正線、運營庫、車輛段內都需要設置高壓第三軌，而檢修庫內由于長時間都是檢修作業，為了安全起見并不設置第三軌供電。那么這種第三軌受電的車輛在進出檢修庫時則需要額外配置工程車或者配置滑觸線移動供電電源以便將列車牽引進出庫，這兩種方式作業時間長且程序繁瑣，而蓄電池牽引技術正好有效地解決了該問題。

列車在正線運行時，正線供電線路有突然斷電的風險，從而導致車輛無法運行。而且供電線路斷電故障不能通過其它車輛實施救援，只能等待電力恢復或者隧道內清客乘客自行走到下一站。在這種情況下，利用蓄電池牽引技術則能完美地滿足列車自救援需求，在不依靠外力情況下將列車牽引至下一站，不至于給乘客帶來恐慌或事故。

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