城轨车辆电气系统展望

周金玲

摘 要：城市轨道交通具有运量大、污染小、节能、舒适安全、自动化程度高等优点，在城市公共交通领域扮演着越来越重要的角色；而轨道交通车辆的电气系统，作为车辆的核心系统之一，直接影响着车辆的节能、乘客的體验和车辆的自动化、智能化，其发展在城市轨道交通的发展中同样起到了核心的推动作用。本文在对城市轨道车辆电气系统进行简单介绍，对其发展方向进行了展望。

关键词：牵引系统；TCMS；PIS；火警系统

中图分类号：U260 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）08-0043-01

当前，随着我国城市人口在急剧增加，城市车辆堵塞现象，已成为城市发展的“瓶颈”问题。发展以轨道交通为骨干，是我国大城市解决交通问题的唯一途径[1，2]。本文针对电气系统中较为重要、对乘客体验影响较大的子系统进行了简单的介绍，对其发展方向进行了展望。

1 城市轨道车辆电气系统技术简介

本节主要对电气系统中牵引系统、TCMS系统、乘客信息系统（PIS）、与火警系统进行了简单的介绍。

1.1 牵引系统

牵引逆变器和牵引电机为牵引系统中最为重要的组成部分；目前国内的城轨车辆的牵引系统最多的采用的是DC-AC的直-交传动系统，牵引电机主要采用鼠笼式异步电机。

牵引逆变器的发展主要受到功率电力电子器件发展的影响，牵引逆变器的器件经历了半控型晶闸管（SCR）、全控性晶闸管（GTO）及绝缘门级双极型晶体管（IGBT）的发展过程，其中IGBT以结构紧凑、可靠性高等优点，得到了广泛的应用。近些年以SiC为代表的新一代功率半导体器件逐渐展露头角，它具有更高的开关速度、损耗低、耐高温、关断拖尾电流小等一系列特点，目前国际领先企业已推出采用SiC器件的样机，相信在将来会得到广泛的应用。

牵引电机中，目前采用最多的为鼠笼式异步电机，相比直流电机，交流牵引电机结构简单可靠、体积小、重量轻，占领了目前主要的城轨市场。但近些年来，国内外企业开始了对永磁同步电机的开发与试运行，永磁同步电机相比较交流异步电机，具有效率更高、能量密度更大、低噪音等的优点；永磁同步电机的效率最高可达到97%左右；与同功率等级的交流异步电机相比，永磁同步电机的体积和质量可以减少20%-30%。目前永磁同步电机已经应用到了国内外的部分城轨线路中，取得了明显的节能效果。

1.2 TCMS系统

TCMS系统如同车辆的大脑，其负责车辆信息的收集、处理、诊断和控制。

目前地铁车辆的网络控制系统主要采用多功能列车总线（MVB）的列车总线形式，但随着城市轨道交通列车信息化程度的提升，城轨车辆使用的绞线式列车总线（WTB）、MVB或控制器局域网络（CAN）等技术已无法满足丰富的车辆状态信息传输要求，因此国际电工委员会（IEC）近些年来陆续发布了IEC 61375系列协议，并在标准中规定了列车以太网通信相关协议。以太网技术具有应用广泛、数据传输率高、容易与信息网络集成、成本和费用低廉、可持续发展潜力大、支持多种物理介质和拓扑结构，以及软硬件资源丰富等优点，必将成为TCMS系统架构发展的新方向。

1.3 PIS系统

PIS系统能够为乘客提供直观、高效和人性化的服务，越来越作为一个独立的系统出现在城轨建设中，越来越受到轨道运营商的重视。

PIS系统集引导、广告、资讯、设备监控和客流监控为一体的综合智能引导PIS系统，是当前发展的主流。除了以上功能外，如何利用广泛普及的的智能移动设备向乘客提供个性化的信息服务的需求，也在不断推动着PIS系统的发展；例如能够为乘客提供上网的免费WIFI功能、能够为列车提供实时资讯、视频信息的实时传送功能等。

1.4 火灾报警系统

防火作为城市轨道交通车辆重要的安全功能，与乘客的安全息息相关，一直受到轨道交通运营商和车辆制造商的重视。目前城市轨道交通车辆的火灾报警系统主要分为两种形式：主动吸入式火警探测系统和利用烟温报警探头的点式火警探测系统。

目前轨道交通车辆上的火警系统，主要作用仅停留在火灾发生时的预警作用；国内外的部分火警系统供应商和轨道车辆制造商已经开始关注‘主动灭火形式的火警系统的研究，细水雾技术成为该领域的主要研究方向。细水雾灭火系统凭借其环保、高效、采用水作为廉价灭火剂的特点，正在飞速发展，相信其将很快被应用到城市轨道交通车辆的火警系统中。

2 总结及展望

本文针对城市轨道车辆电气系统中的牵引系统和辅助供电系统、TCMS、PIS、照明系统和火警系统进行了简单介绍，并对该领域的发展方向和新技术进行了展望。相信在不久的将来，随着新型功率半导体器件、永磁同步电机、列车以太网技术、更加集成化的PIS系统、更成熟的LED照明技术、细水雾灭火技术等技术的发展，会为城市轨道车辆电气系统带来飞跃式的发展，必将推动城市轨道交通事业的发展、进步。

参考文献

[1]何延华.浅谈轨道交通车辆牵引系统的特点及发展方向[J].科技论坛，2012，7.

[2]高枫.城轨车辆列车网络控制系统技术方案及发展方向[J].铁路技术创新，2015，4.