现代轨道交通车辆电气牵引技术分析

    潘曦　颜杏

    摘 要 随着时代的发展，社会的进步，城市交通压力也随之不断增大。现代轨道交通车辆作为大运量公共交通工具，其运用能够有效缓解交通压力，为人们创造便利的出行环境。本文将分析现代轨道车辆电气牵引技术，阐述牵引技术，以及牵引技术的应用。以期能够为轨道交通车辆平稳运行提供技术支持。

    关键词 现代轨道交通车辆 牵引技术 电气

    中图分类号：U266 文献标识码：A

    0前言

    现代轨道交通具有速度快、环保、可靠、安全等众多优点，为民众出行带来了极大的便利。电气牵引是轨道交通车辆的核心技术，它为列车的行进提供动力，是轨道交通列车其他一切功能得以实现的基础前提。

    1轨道交通车辆电气牵引技术发展历程

    在19世纪末，城市轨道交通登上了历史舞台，并随着现代技术的发展，不断更新换代。在调速方面而言，经历了三个不同阶段：直流变阻调速、直流斩波调压调速、以及交流变频变压调速。尤其在近三十年以来，各种电子设备的发展，使电气牵引技术得到了有效运用。起初，使用新型半导体器件，取代了原有的调速方式，并提升调速性能，以及再生制动功能。随后，采用微机方式，对车辆的运行情况进行监控。经过众多年的发展，直到90年代，高压大电流IGBT的研制，以及微机的利用，实现了轨道交通的大发展，并成为其电气牵引系统的主要方式。

    2现代轨道交通车辆电气牵引技术分析

    2.1控制系统分析

    电气牵引技术由数字控制转变为计算机控制，强化了对轨道车辆运行方式的监督，以及控制方式的提升。计算机控制系统具有强大的功能，包括系统自检、自控能力，以及信息数据收集、分析能力。尤其在交流传感式的轨道车辆运行中，该系统更显现出强大的控制能力。现代轨道车辆电气牵引技术中，需要多重危机来实现高水平的自动控制。因此，在电气牵引技术中，控制系统能够根据信号处理器的指示，以及信号输入、输出等流程，实现车辆的牵引控制。

    可见，现代轨道交通车辆的电气牵引技术中，主要依靠计算机控制能力，形成网络化的电气控制方式，以实现对所有轨道交通车辆的控制，满足集成化牵引控制条件。

    2.2主要元件

    軌道交通车辆的电气元件需要不断磨合，才能实现元件之间的相互配合。其中的主要元件包括以下几种：

    受电器。是轨道车辆的主要元件，对其的要求较高，以满足电气牵引的基本需求。轨道交通在不断的提速过程中，受电器压力适度，才能确保牵引受力在安全范围内，且不会出现较大的磨损值。电气牵引技术的受力与受电器存在密切的关联，牵引受力平衡，受电器才能具有相应的强度与性能。

    断路器。主要针对紧急阻断工作而存在，具有较大的发展空间。现代电气牵引技术的发展，断路器能够降低制动分段的时间，并在短时间内调节轨道交通，避免电流阻断上升风险。

    接口电器。现代轨道交通中的接口电器，需要满足电气牵引的基本需求，以实现有效的控制。电气牵引中常会出现各种匹配问题，影响车辆与牵引之间的良性互动，因此要合理控制接口电器的质量，以免影响电气牵引的性质。

    2.3交流传动控制技术

    该技术主要包括逆变器暨异步电机控制技术、参数辨识、硬件软件设计、故障诊断等众多技术。有效控制了轨道车辆的非线性时变、强耦合、运行状态复杂等众多难题。并实现异步牵引控制的实用化，是轨道交通稳定运行、快速响应、动力充分发挥的关键环节。

    传动控制单元，即DCU。其装有32位双DSP处理芯片，以及SVPWM技术、直接转矩控制策略等，继而形成了模块化的产品，为轨道交通现代化控制、高效运行等提供了技术保障，并具有滑行保护、或粘着利用控制等功能。

    2.4轨道交通控制与诊断

    轨道交通列车的控制主要包括：网络通信、网络控制、图形化编程、故障诊断、试验检测、实时控制、在线调试、状态监测等多种功能，满足列车运行环境的所有需求。能够对列车的实际运行情况进行监视，并自动对故障加以诊断，实时调控，解决。同时，记录故障的具体内容，存储数据。

    轨道交通的控制与诊断功能，采取分布式的控制方式，以及模块化控制方式，总线利用双通道冗余。实现列车控制、诊断、监控为一体的集成系统，有丰富的接口，适应性极强。

    3展望

    在轨道交通技术不断发展的今天，电气牵引技术也在逐渐靠向科技的前沿，在现有科技成果基础上，实现了技术的进一步创新与发展。下面简要介绍两种目前轨道交通车辆的前沿技术及可行发展方向，以期为中国城市轨道交通技术贡献一份力量，实现装备与技术的持续支持。

    永磁同步电机驱动技术。该技术能够取消齿轮箱，而实现直接的传动方式。有效降低车辆重量，噪音，并通过提高传动效率，为转向架提供更多的空间。该项技术的发展已经得到了验证，运行情况良好。在逐渐的发展中，不断克服电机温度升高、高速带速度重投等问题。

    互联网控制技术。TCN协议具有良好的实用性，随着互联网技术的不断发展，现代轨道交通应朝向智能列车、城市轨道交通运行传感器等方向发展。实现轨道交通的实时性与确定性，以及智能化的电气牵引技术。

    4结论

    综上所述，本文主要分析了现代轨道交通车辆电气牵引技术，阐述电气牵引技术的控制系统，主要元件，交流传动控制技术，轨道交通控制与诊断分析等内容。现代城市轨道交通的运行与发展，充分运用微机技术，来实现智能化的电气牵引，提高轨道车辆运行的可靠性与稳定性。

    参考文献

    [1] 李红霞，王建行.城市轨道交通车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障检修[J].数码设计，2017，6（11）：51-52.

    [2] 李潇雅.关于城市轨道交通车辆电气牵引技术发展[J].中国新通信，2016，18（10）：136.