關于高速動車組牽引傳動系統的探討

章曉龍

摘要：高速動車組的發展為中國的鐵路事業做出了很大的貢獻。人們的出行方式由最初的乘坐汽車到飛機，至現在的高速動車組，也是鐵路行業多年努力的結果。由于高速動車組的經濟型、高效型、安全型更受廣大人們的喜愛，隨著人們對高速動車組提出了更高的需求，所以需要對動車組的牽引系統進行優化，從而能夠更好的推動高速動車組牽引系統的發展，確保我國鐵路交通行業的穩定發展。動車組傳動系統為動車組的動力傳輸裝置，牽引電機產生的牽引力通過軸及齒輪箱傳導至車輪上，最終產生了牽引作用。本文主要是針對我國高速動車組的牽引系統結構組成進行介紹，并詳細講述組成部件的分布以及工作原理。

關鍵詞：高速動車組 牽引系統 結構分布 工作原理

一、我國高速動車組牽引傳動控制系統的發展現狀

1.1 牽引動力配置方式以動力集中方式為主

我國高速動車組主要是CRH3型動車組，方式為兩種：動力集中、動力分散的牽引動力配置。第一種動力集中的方式是普遍、傳統的電力牽引方式，由于這種方式已經使用多年，不論是結構上還是技術上都相對較為成熟，并且被廣泛應用;第二種是動力分散的方式，這種方式的技術現階段還不算成熟，運用的范圍較小，技術還不算太成熟，具備的缺點是技術不穩定、資金投入高等弊端。

1.2 我國高速動車組以直流傳動制式為主

我國高速動車組主要是CRH3型動車組，牽引傳動制式主要有兩種方式：直流傳動制式、交流傳動制式。在我國高速動車組行業大多數采用的是交流傳動制式。由于直流傳動制式的應用較不廣泛，所以現在很多生產商家已經逐步采用交流傳動方式的牽引技術。

1.3 普遍采用微機牽引控制系統

我國鐵路機車普遍采用微機牽引傳動系統，但在較為傳統的直流傳動機車上仍然有大量的模擬電子控制系統。在列車通信網絡快速發展進步的新形勢下，我國的高速動車組也開始使用通信網絡進行控制和信息的傳遞。

二、傳動系統的結構分布

我國高速動車組的牽引傳動系統的組成結構如下。每列車的牽引傳動系統主要由：一臺牽引變壓器以及冷卻單元、一個牽引控制單元、8臺牽引電機、4臺牽引電機冷卻風機。牽引變壓器安裝在每列車的2車及7車的位置，為相鄰兩個動力車的兩臺牽引變流器分別提供單相交流電源。

三、組成部件的介紹和功能

1.牽引變壓器

牽引變壓器的兩側安裝變壓器的冷卻裝置，牽引變壓器主要是配置于高速動車組的2車和7車。牽引變壓器為單相心式變壓器，額定工作電源為25 kV 50 Hz AC 供電，該電源電壓用于產生整車牽引力。牽引變壓器將一次繞組上的輸入電壓降壓為四個二次繞組輸出電壓（1900V50Hz AC）。牽引變壓器容量為6433kVA，采用高等級耐熱絕緣材料實現大容量輕量化設計，冷卻液采用高燃點酯油提高防火安全性。主油箱及儲油柜為一體化結構，降低變壓器整體高度;主要附件采用標準部件，如高、低壓端子、油位探測器、油流繼電器、PT100 及壓力釋放閥等，減少維護和檢修工時，降低維護成本，冷卻系統與牽引變壓器通過減震器與車體彈性吊掛。牽引變壓器上采取了多種保護措施，以防止變壓器過載，包括冷卻回路中的溫度監控防止油溫過熱、流量監控及接地回流傳感器實現差動保護。

2. 牽引變流器

牽引變流器冷卻裝置獨立于牽引變流器，并安裝在每個牽引變流器箱體旁邊。牽引變流器的主要功能是為4臺牽引電機的運行提供3相交流電源，由集成在牽引變流器箱體內的牽引控制單元控制牽引變流器的工作狀態。牽引控制單元讀取冷卻回路的溫度和進出口水壓，從而保護牽引變流器防止出現熱過載。牽引變流器具有過流和過壓保護，中間直流環節設有過壓抑制電阻，用于緩解中間直流電路的過壓，防止對功率半導體器件造成損壞。牽引變流器中間直流環節設有接地電壓傳感器，檢測牽引變流器的接地故障。若牽引變流器發生重大故障，將自動切除對應故障牽引變流器。

3.牽引控制單元（TCU）

牽引控制單元（TCU） 用于控制牽引變流器的工作，是牽引變流器的重要組成部分。TCU 至少包含以下主要功能：

（1）調節牽引或電制動力，調節牽引變流器直流環節電壓，為牽引變流器生成控制信號;

（2）控制如預充電接觸器和輔助輸出接觸器開通/關斷

（3）監控和保護牽引部件

4.牽引電機

牽引電機均配置于高速動車組的動車轉向架上，動車組為8輛車編組，共計16個轉向架，8個動車轉向架，沒個轉向架有2個牽引電機，每列車共計16臺牽引電機，牽引電機為三相異步牽引電機，主要安裝于轉向架構架上。一個轉向架配置的兩臺牽引電機所需要的冷去空氣均由同輛車車下設備艙內的牽引電機通風機來提供。

牽引變流器為牽引電機提供電流，采用強迫通風的冷卻方式，定子繞組采用200 級絕緣。電機采用整體式機座結構，這樣的結構可以滿足動車組輕量化要求，又能夠最大程度的保證其強度。為滿足動車組輕量化的要求，在設計初時將端蓋采用鋁合金的材料。此結構的牽引電機具備以下優點：重量較輕、體積較小、功率大但是密度較高等優點。機械力通過齒輪箱等傳動部件將轉動力矩從牽引電機傳遞到輪對。

四、結束語

綜上所述，可以對高速動車組的牽引系統有個更深的了解，牽引系統作為高速動車組的重要組成系統，對車輛提供牽引力確保車輛平穩行駛，但是現有的技術指標還需要逐漸提高才能滿足科技和技術的進步。從事鐵路行業的都知道牽引系統存在的質量問題比較多，牽引變壓器、牽引變流器、牽引電機的質量問題多而雜，目前所發現的質量故障已經有相應的解決措施了，還有一些未出現的問題或者出現了沒有更好解決措施的問題還需要設計、質量、售后人員進一步去探索，開展專題研究。

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