IEC 61377：2016《轨道交通 机车车辆 牵引系统组合试验》标准解析

王 彬 吴 婷

（1.中车株洲时代电气股份有限公司，株洲 412001；2.湖南中车时代电动汽车股份有限公司，株洲 412001）

在IEC 61377-2016标准发布之前，轨道交通机车车辆牵引系统组合试验主要依据以下标准开展：IEC 61377-1：2006、IEC 61377-2：2002、IEC 61377-3。 欧 盟 将 IEC标准采纳为EN61377系列，中国则等同采用或修改采用IEC标准为GB/T 25117系列，并替代原铁道行业标准TB/T 3117-2005。2016版标准将上述三个标准合并成一个标准，对试验项目和试验方法进行了较大的完善和改动，更具指导性和可行性。本文拟针对新版标准IEC 61377：2016的主要内容进行解读。

1 牵引系统定义

新版标准对组合系统试验中被试对象的概念进行了重新定义。IEC 61377：2016分别定义了牵引系统和可以代表牵引系统的最小被试牵引系统。值得注意的是，被试牵引系统被定义为至少应是一路完整的牵引控制单元及其所有的相关负载，将之前并未包含在组合试验系统内的牵引变压器（如有）、主辅一体化变流器中的辅助变流器等部件划入必须进行组合试验的范围，更加符合实际牵引组合系统的组成情况，并要求最小被试牵引系统的负载也必须满载。

2 试验项目

新版IEC 61377标准对组合试验项目做了新增和修改。

2.1 电动机冷态/热态时的转矩特性

试验目的是验证组合系统的输出转矩特性是否满足要求。新标准中明确了电动机冷态及热态的概念。冷态即电动机定子绕组或者机座与环温的温差不大于20K，热态即当用户和制造商无特殊协定时，则定义为电动机的定子绕组温度应处于IEC 60349系列标准中规定的基准温度±20K范围内（无论电机采用何种热分级的绝缘系统，它的所有特性均按定子绕组基准温度为150℃、永磁体基准温度为100℃绘制）。新版标准对于热态的理解，将原先的电机温升稳定判断为热态量化为基准温度的±20K范围内。因此，在实际试验过程中，应在所有电动机绕组预埋温度传感器，以实时监测电机温度。

2.2 线路负载温升试验

本试验通过重复模拟相应线路运行工况，使牵引控制系统各关键部件温升达到稳定，验证牵引系统在线路分布曲线工况下运行温升是否满足设计要求。需要注意的是，温升稳定的判定标准是：若工作制周期小于1h，在连续重复的工作制周期运行中部件峰值温度增加应小于4K；若工作制周期长于1h，则在两个连续的工作制周期中的同一时刻，部件温升变化应不大于4K。某牵引系统沪宁线上行（南京南→虹桥）线路工作周期为129min，大于1h，本文以其温升试验为例进行分析，如表1所示。其连续运行4个周期牵引电机各部位温度曲线如图1所示。

表1 某牵引系统沪宁线上行（南京南→虹桥）线路工作周期

图1 连续运行4个周期牵引电机各部位温度曲线（牵引变压器及牵引变流器等部件图略）

2.3 反转启动试验

反转启动是指车辆在坡道线路启动，在制动缓解之后牵引力尚未发挥时，由于车辆本身重力产生向后的加速度而导致的后退过程。反转启动试验主要是在实验室模拟带特定负载的车辆在特定坡度路线的启动，来验证牵引系统具备此功能。

根据反转启动试验的要求，被测牵引系统在满转矩条件下应由反向启动转换为正向启动。在采用主流的以交流电动机——间接变流器为陪试系统的“背靠背”能量反馈式试验系统时，可通过陪试变流器控制电机的转向与转速，使陪试系统带动电机以反向的较低转速逐步变化至正向的一定转速，来实现模拟反转试验启动的全过程。陪试系统控制转速和加速度的大小应根据车辆实际运行过程中的坡道状况、车辆自重、粘着系数及规定启动加速度大小等参数来进行限制。

3 性能指标要求

新版IEC 61377标准对部分原有试验项目的性能指标做了改动和更具体的要求，需要设计和试验人员注意。

一是转矩特性试验，原标准规定实际输出转矩应不小于规定值的90%，新版标准改为牵引系统转矩之和的测量结果与规定值之间的误差应在规定值的±5%之内。

二是电压快速变化试验，对应改版之前的牵引供电电压突变试验，改版之前并未明确电压变化的具体范围，而新版标准细化了交流及直流网压变化的工况和范围。

三是牵引供电电压中断试验用于模拟牵引工况供电电压中断及制动工况跳弓、受电弓弹跳、列车通过分相区等工况，改版之前并未明确电压中断的时间要求。新版标准将此细化为两项试验，牵引供电电压中断试验模拟的是断路器跳闸和由保护动作引起的自动分合闸工况，时间一般小于10s；牵引供电电压丢失试验模拟的是列车受电弓弹跳或者通过分相区所引起的网压丢失，建议中断时间在10～200ms，或者根据实际情况由用户和制造商双方协定。由于试验断路器本身的响应时间限制，实现10ms的中断时间对试验控制系统提出了更高的要求。

4 结语

随着“一带一路”倡议的深入推行，轨道交通装备产业走出去的需求更为强烈。发达国家对品牌形象的要求高，标准认证等壁垒更高，这就给投身于轨道交通产业的广大技术人员提出了更高的要求。充分理解和学习国际标准，对于规范试验方法，提升产品质量是非常重要的。本文对新版标准主要内容进行解读，并分析了新版标准与原版IEC 61377-1：2006、IEC 61377-2：2002、IEC 61377-3：2002的主要区别，以期为从事轨道交通行业牵引控制系统研究与试验的专业人士提供参考。

[1]国际电工委员会.IEC 61377-2016 轨道交通 铁路车辆 牵引系统的综合测试方法[S].日内瓦：国际电工委员会，2016.