现代轨道交通车辆电气牵引技术

方燕霜 1 刘涛 2

中车长春轨道客车股份有限公司工程技术部 130062 中车长春轨道客车股份有限公司客车制造中心技术部 130062

摘要：随着城市的建设发展，城市人口的数量也在不断增加，为了有效缓解城市交通的压力，近年来现代轨道交通从数量和规模也在不断发展。在现代轨道交通中车辆的电气牵引技术作为轨道交通运行的驱动力，在保证车辆平稳运行中起着非常关键的作用。本文主要对现代轨道交通的车辆牵引技术相关的问题进行分析，期待能够为我国的现代轨道交通的发展提供一定的参考，促进我国轨道交通技术的改进和优化。

关键词：轨道交通；车辆电气牵引技术；电力驱动；牵引系统

引言：

在现代轨道交通系统中，车辆的电气牵引技术是轨道交通的核心。电气牵引技术能够为轨道交通的运行提供所需的动力。另外，电气牵引技术在使用中具有较强的可控制性，能够确保轨道交通在运行中的稳定性，为现代轨道交通的发展提供了非常可靠的制动方式，保证轨道交通在运行过程中的安全稳定。

1. 现代轨道交通车辆电气牵引技术

现代轨道交通车辆电气系统的电气线路根据其作用的不同，分为主电路、控制电路和辅助电路。牵引电机及其相连接的电气设备和电缆组成了主电路，其电压为牵引电机电压或接触网电压，是车辆上的高电压、大电流的大功率动力回路。主电路是轨道车辆的重要组成部分。现代轨道交通电气系统主要采用交-直-交控制系统，先把电网交流能量转化成直流能量，然后进一步转换成电压和频率可调节的交流能量，供给异步牵引电机。现有机车或动车组采用的交流传动系统基本结构为电压型交直交变流器供电的异步电机系统。现代城市轨道交通车辆，一般采用直流接触网供电。相比较交-直-交控制系统，其具有的优点是主电路结构简单，控制元件容易选择。其工作主电路如下图所示：

1. 控制系统

在现代轨道交通系统中，由计算机实现对整个系统的控制，通过监控轨道车辆的运行方式，为系统的运行提供信息化的控制方法。计算机控制系统具有自检和自控的优点，特别是在交流传感式的轨道交通系统中，计算机控制系统的作用更加凸显^[1]。为了实现现代轨道交通的电气牵引技术的高水平自动控制，需要在系统中使用到多重微机，计算机控制系统在电气牵引技术中能够实现对牵引信号输入和输出的控制。在系统运行中根据信号处理器发出的命令，对车辆进行实时的控制和牵引。计算机控制系统在整个电气牵引技术中发挥着整体性的作用，能够为电气牵引技术的运行提供完善的配备，最为关键的是系统中的计算机控制软件的部分。计算机控制软件在轨道交通车辆电气牵引技术通过对驱动、通信等的控制实现对电气牵引技术的模块进行管控，最终使得计算机的控制系统能够对轨道交通系统进行管控。

2. 主要元件

电气牵引技术中使用的元件主要有受电器、断路器、接口电器等。受电器作为电气牵引技术中的主要元件，在使用中具有非常高的要求，轨道交通在运行提速的过程中，只有受电器所承受的压力适度，才能保证电气牵引的受力在安全范围之内，防止发生过度磨损^[2]。在当前的轨道交通发展中，我国已经引进了具有自动调节功能的受电器，能够在系统运行中发挥巨大的作用不断减轻受电器在电气牵引中所承受的压力。断路器在轨道交通牵引技术中主要起到紧急阻断的作用。在电气牵引技术信息化发展的趋势下，断路器在电气牵引技术中可以有效降低制动分段的时间，在很短的时间内对轨道交通进行调节。断路器能够在很大程度上完善电气牵引技术在轨道交通中的应用，能够对电气牵引技术在轨道交通中的应用起到优化的效果。接口电器在轨道交通牵引技术中也起到非常重要的作用^[3]。当轨道交通车辆电气牵引中出现匹配的问题时，接口电器可以在其中发挥作用，防止对电气牵引技术的性质产生影响。

2. 现代轨道交通车辆电气牵引系统

现代轨道交通车辆的运行需要电气牵引技术的配合，轨道交通通常都是应用的三轨道供电的方式，而且轨道车辆的相似性都很好，特别是在其电路和系统运行的模式上，需要不断提升电气牵引系统的水平，只有这样才能使电气牵引技术真正在轨道交通系统的运行中发挥作用。轨道交通车辆在运行中根据电气牵引技术的要求，对电气牵引系统的特性进行了规范化，显示对电气牵引技术的引力范围进行了规定，需要保持在0到43.33km/h之间，同时还需要配合系统运行的恒定速度43.33到65km/h之间。通常情况下轨道交通正常运行状态下的恒定牵引力大概在346KN，自然的牵引力大约为230.2KN；接着还需要对轨道交通车辆电气牵引的条件进行设定，根据轨道交通的实际载荷的要求对电气系统的牵引力进行调节，使得轨道车辆能够在不同的载荷状态下达到额定牵引的状态^[4]。

轨道交通车辆的电气牵引系统和断电器牵引技术具有非常密切的关系，在整个系统运行过程中，轨道交通车辆可以有效应用电气牵引技术在电气牵引系统的配合下使得电气牵引技术在系统中更加可靠。现代轨道交通车辆的发展速度不断加快，电气牵引技术和电气牵引系统之间需要密切配合，使得天气牵引技术在轨道交通运行中能够高效运行。

3. 现代轨道交通牵引中的电气控制

电气控制在轨道交通车辆运行系统中是非常重要的，轨道交通的电气牵引技术需要在电气控制技术的作用下不断加强对电动机的控制力度，有效落实电气牵引技术在运行中的控制措施^[5]。轨道交通系统在电气牵引技术的带动下运行，在这个过程中需要电气控制系统发挥作用实现系统中动能和电能之间的转化，电气控制能够可以对轨道交通车辆连接的电网系统进行有效的控制，使得系统中的电动马达能够有效运行，避免了在实际运行中电能功率消耗过度的情况出现。

结束语

近年来，轨道交通发展的非常迅速，不但有效缓解了城市交通的压力，而且使人们的出行变得更加方面快捷。轨道交通正常平稳运行的关键是电气牵引技术，电气牵引技术在轨道交通的运行中发挥着非常重要的作用。现代的电气牵引技术需要对电气牵引技术进行持续优化并配合系统的电气监控系统，为轨道交通的稳定运行提供技术支持。

参考文献

[1]薛新鹤.浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术[J].城市建设理论研究(电子版),2017(06):168-169.

[2]曾星瑜.浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术[J].中国设备工程, 2018,000(009):135-136.

[3]李多元,刘欢.论现代轨道交通车辆电气牵引技术[J].建筑工程技术与设计,2017(25).

[4]杨华,胡彪.现代轨道交通车辆电气牵引技术探讨[C]//2020万知科学发展论坛.0.

[5]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).