浅谈城轨车牵引系统

2018-12-06陈政良

商品与质量 2018年52期

陈政良

中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春 130000

1 城轨车牵引系统简介

城轨列车牵引系统适用于地铁、轻轨等城市轨道交通车辆，主要由牵引变流器、电抗器、辅助变流器、司控器、牵引电机、开关箱等组成。牵引系统采用矢量控制原理，具有牵引、电制动、故障诊断、导向安全和网络通讯等功能。2012年通过中国交通运输协会组织的载客运营评审，开始批量装车运用。借助有效的牵引系统设计，能够促进列车的安全高效形式，确保乘客和机务人员安全，提升运输效率。

2 城轨车辆牵引系统整体设计

在目前的城轨车辆中，主要的设计模式包括以下几种：一种是早晚高峰期，车辆运行密度大，车载人员过多，导致的超载现象，一种是在其他的工作阶段，车辆运行密度较小，车载的人员也不多。所以，在进行城轨列车的设计中，可以采用连续速度——距离曲线控制模式。这就需要在城轨车辆的牵引系统设计中，确保其安全性能够达到以下几点要求：第一，相关的软硬件要具备一定的可靠性，能够为城轨车辆司机提供精准的目标速度合一限速控制，保证列车的牵引安全；第二，具有完善的输入和输出功能，车辆在运行阶段，在牵引系统设备出现故障问题时能够实现导向安全制动的有效控制作用发挥，保证列车的行驶安全性；第三，在通常的城轨列车中，车辆牵引系统的控制设备安全侧在车辆出现故障的情况下，能够确保车辆运行的安全性目标实现，在发生车辆故障的情况下，列车能够降级使用，实现低速行车。

2.1 高速断路器设置

高速断路器一般安装在受电弓和输入滤波器之间，高速断路器一般用在牵引回路中，对于高速断路器的安全设计需要注意以下几点：第一，根据地面牵引供电系数的参数，准确计算城轨车辆牵引回路状态下的预期短路电流，其保护性能需要和地面变电所短路保护性能之间实现有效的配合。第二，高速断路器的动作应该由牵引控制单元或是过流脱扣装置来触发，对于跳闸时间的控制需要和车辆断开速度以及输入滤波器性质相符。第三，高速断路器最大电流需要符合牵引逆变器输入端最大承受力以及输入回路时遭受故障导致的接地电流要求。第四，要保证高速断路器的控制回路时间以及系统分断曲线、控制逻辑以及分断逻辑的协调性。

2.2 输入滤波器设计

就地铁车辆电气系统中的牵引系统来说，线路滤波器的作用是平滑输入电流，对于接触网以及车辆间的干扰进行有效控制，有效避免接触网对于车辆电气系统的不良干扰。城轨列车中，牵引系统的牵引逆变器前配置相应的线路滤波器。输入滤波器在应用中最主要的作用是对于车辆牵引逆变的输入电流和短路电流变化情况进行控制。就输入滤波器的安全设计工作来看，其主要的内容有：输入列车滤波器电感量需要和列车的电容器电容量对应起来，线路滤波器输入功能设计需要保持和断路器的一致性，这样才能保证城轨车辆的输入滤波器在发生突然接地的状况时，其他设备不会对其产生影响。此外，在进行输入滤波器的安装过程中，需要选择有效的技术措施，尽可能降低磁通密度对于列车内部环境造成的不利影响。

2.3 牵引逆变器设计

针对城轨列车的牵引系统设计中，牵引逆变器的设计至关重要，对于列车的牵引制动会产生较大的影响。进行牵引逆变器的设计中，需要对城轨车辆牵引系统逆变器进行前级接触器设计，在电网电源的隔离中进行应用。借助有效的冷却方法来对于功率模块进行设计，且需要在全运用环境以及运行条件下实施有效的热校核设计目标。对于牵引控制中的网络连接、关键信号处理等问题要进一步优化设计，接祖控制板中的相关部位设计来实现降额。要想避免车辆的滤波器电容器以及开关器件等散热效果受到影响，在进行滤波电容器的安装中需要确保尽可能的接近IGBT，采用叠片式进行低感排列。