浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术

2018-01-29曾星瑜

中国设备工程 2018年9期

曾星瑜

（重庆市轨道交通（集团）有限公司，重庆 401120）

作为现代轨道交通的关键—电气牵引技术，在电气牵引系统总体中占有着相当重要的地位。另外，电气牵引技术还有另一重要功能，就是能够为轨道交通提供适合的功率，电气牵引技术本身具有较强的控制性，同时还能够有效的转化为稳定的车辆制动，大大增强了电气牵引技术的可靠性、安全性，保证了轨道车辆能够正常灵活制动减速，在车辆牵引的过程中能够避免一定的损伤，为更多乘客的安全提供基本保障。

1 现代轨道交通电气牵引技术的发展基础

在飞速发展的今天，现代轨道交通在众多交通方式中有着举足轻重的地位，随着轨道交通的发展，很多技术方面的要求也随之增高。以下就介绍一下电气牵引技术中的各个功能要素。

1.1 控制系统

随着时代的发展与进步，现代轨道交通中的电气牵引技术有着多方面的变化。电气牵引之前主要的技术是数字控制，现在发展为能够监控轨道交通的一种计算机的控制方式，通过计算机控制，与以往的控制方法相比较来说，现在的方法更为信息化、精确化。计算机控制系统在电气牵引技术中具有多种优势，尤其是在交流传感式轨道交通车辆中，在很大程度上体现出自检、自控的功能，突出表现了计算机控制系统的优越之处。现代轨道交通的发展，需要更进一步地实现自动控制，当前盛行的计算机控制系统能够按照信号处理器的显示来主动对牵引信号的输入和输出做出控制，这大大增加了方便性，实现了随时都在控制目标。计算机控制系统的实施，增加了电气牵引的完整性，为电气牵引的整体性做出了贡献。计算机的发展为人们的生活也带来很大的便捷，对于电气牵引技术来说，也是至关重要的一部分——计算机控制软件。计算机控制软件控制着电气牵引部分的许多板块，各个部分也执行着不同的任务，使电气牵引形成了巨大的网状化结构，促进了计算机控制系统的整体发展。

1.2 主要元件

电气元件需要在不断的磨练整合当中增加各个元件的整体性与一致性。电气牵引技术中主要的元件包括受电器、断路器、接口电器等。

（1）受电器。电气牵引技术中的主要元件就是受电器，现代轨道交通如果要正常运行，那就需要按照规定达到第三稳定滑动的要求，就必须保证受电器能够在电气牵引中充分的发挥出自己的作用来，对自身的性能要求是非常苛刻的。对于受电器的压力也要有充分的保障，不能过大也不能过小，必须适度，只有压力保持平稳，才能在不断加速的过程中使得电气牵引的受力平衡，处于安全的范围内。由于电气牵引技术的受力与受电器有着密不可分的关系，因此若想使得受电器的强度跟性能能够正常运作，那么就必须要保证所受到的牵引力是平衡的。

（2）断路器。断路器，在现代轨道交通中具有很大的发展空间，它能够在故障的情况下及时防止隐患的发生。随着社会的发展，电气牵引技术越来越信息化，断路器的发展也越来越受到重视。它在电气牵引技术上发挥着很大的作用，在电流上升时能够及时的降低制动分段时间，在安全性方面有了一定的保障，断路器的发展促进了电气牵引技术整体上的发展。

（3）接口电器。接口电器是全方面的控制电气牵引的组成部分，它需要满足电气牵引技术的各方面的需求，由于轨道交通电气牵引中特别容易出现使得接口电器匹配不当的情况，所以应该严格按照规定来选择接口电器使电气牵引与现代轨道保持一致，才能加速电气牵引技术的发展。

1.3 电动机的交流式牵引

在电气牵引技术的前进发展中，电动机的进步功不可没，它能够在现代轨道交通中提供交流式的牵引，充当着极其重要的角色。随着科技的不断进步与发展，电气牵引技术对整个现代轨道交通的发展起着很重要的作用。为了使其可持续发展，相关科研单位组织人力物力不断地投入到学习当中，为使电动机的工作更加稳定，科学家们努力研究此方面的技术，促进电气牵引技术的快速高效发展。

2 现代轨道交通电气牵引系统

牵引系统作为现代轨道交通电气牵引技术发展的根本，两者需要在一定程度上的互相配合，才能获得快速发展。根据电气牵引技术的要求，轨道交通车辆在电气牵引系统方面做出了一定的规范。（1）规范了电气牵引技术的恒定牵引力，控制在一个固定的变化范围之中，以保持电气牵引技术的稳定性。（2）设定了牵引的系列条件，为使轨道交通不同的状况下都能够达到额定速度，于是依据车辆的荷载自动调节对电气系统的牵引力做出了规范性的调节。（3）实行电制动特性，为了使得轨道交通的运行能够保持平衡，制定相应的电制动力来保障其稳定速度。由此可见，电气牵引技术与轨道交通电气牵引系统的配合是非常密切的。随着现代轨道交通车辆的发展，越来越需要通过电气牵引技术与电气牵引系统这两者的高度来促进电气牵引技术的飞速发展。

3 现代轨道交通牵引中的电气控制

在现代轨道交通的发展中，各个环节的相互配合是至关重要的，电气控制技术是整体快速发展的重要环节。在电气牵引中，牵引逆变器作为整个系统的重要组成部分之一，主要作用是通过IGBT的顺序导通关断，将直流电压转换为可调频率、可调幅值的三相交流电，并输送给牵引电机。IGBT作为牵引逆变器中主要开关元器件，随着其技术的不断发展和进步，牵引逆变器的容量和性能得到了很大提升提高，并且代表了轨道交通车辆牵引逆变器的发展方向。如果各个环节都要正常运行，那么就需要加强对电动机的控制，通过传动控制单元来实施控制策略，采用异步电动机直接转矩控制、粘着控制软件和交流传动模块化设计硬件，完成对IGBT逆变器暨交流异步牵引电机的实时控制、粘着控制、制动斩波控制，同时具备故障保护功能、故障自诊断功能和一定程度的故障自动排除等功能。具有如下优点：采取再生制动，节约能源，对环境污染小；转矩直接控制牵引电机，具有良好的动态响应；控制系统数字化、微机化、信息化、网络化等。

4 电力牵引技术的优点

电力牵引技术的发展使得我国的交通运输有了整体性的进步，它有着很多优点：（1）电力牵引为非自给式牵引动力。这类车辆不是通过燃料来给车辆提供动力，而是通过牵引力来使得车辆获得前进的动力。车辆的总功率大，自身质量小等特点都使得车辆具有启动快、加速快等优势，能够满足铁路和城市现代轨道交通的各种要求，给人们的生活带来了很大的便捷性，有了轨道交通之后，人们出现的时间消耗将大大减少。（2）电力牵引可有效降低运营成本。（3）电力牵引车辆噪音小，污染小。通过电力牵引的车辆不会像现在汽车那样造成尾气污染，而且运行的噪音减小很多，有利于社会和谐及人们的身体健康，同时也为城市增添了一道别样的风景线。（4）电力牵引技术的发展离不开各个组成环节的相互协调，共同作用，但各个组成环节又都是独立的电气系统，通过这些相互独立的系统共同作用而组成一个整体。电力牵引技术在走向自动化和信息化的道路上一直前进着，为交通运输这一行业的发展做出了贡献。