轨道交通车辆牵引控制发展现状与趋势

陈外升

摘 要：近年来，中国有轨电车的发展速度加快了，为人们提供了旅行的便利，并改善了大家的生活。技术发展已从牵引设备发展到以平台技术为中心的当前高性能控制技术，从而实现了牵引控制的广泛化，标准化和个性化。本文着眼于铁路车辆牵引力控制的发展现状和发展趋势。

关键词：铁路运输;车辆;牵引力控制;当前状态;趋势

引言

在电车技术中，牵引力控制技术为电车提供动力，这一点非常重要。因此，关于轨道交通车辆牵引力控制技术的研究越来越多，相关专家学者继续追求轨道交通车辆的牵引力控制技术，以实现牵引力控制和牵引力控制的标准化，通用化和平台化改善并促进系统开发。

一、国际铁路车辆牵引力控制的发展

随着第二次工业革命的发展，蒸汽机技术为机车车辆的发展提供了技术支持，世界上第一条铁路出现在18世纪。自铁路运输时代问世以来，经过200多年的发展，轨道车辆的牵引技术已经从早期的蒸汽机演变为电动牵引。1880年代的电车主要使用直流驱动的牵引力控制，而在1990年代，西门子将绕组异步电动机应用于电动汽车的牵引力控制。20世纪初，德国开始在电动汽车中使用三相交流电。随着1950年代晶闸管的应用，拉动储罐的方式已经完全改变。在1960年代，成角度的线性驱动系统被用于牵引力控制。在1970年代，异步牵引电动机得到应用和推广。牵引力控制AC驱动系统的优点是减少了电源电流的谐波含量。电路简单可靠，控制电机重量轻，转向架结构简单，具有抗静电功能。

二、国内铁路车辆牵引力控制的发展现状

中国目前的铁路列车牵引力控制系统主要包括三种通信技术，控制技术和保修技术。控制技术直接针对控制目标，并综合利用数学，计算机，微电子等多学科技术。这主要是火车牵引控制系统的核心，包括磁控制和方向矢量控制。通信系统的应用，例如直接转矩控制，是一个开放系统，其主要功能是根据传输需求建立连接并在每个控制系统的级别上传输信息，安全技术必须具有可靠性，安全性和效率性以及主要功能是系统性能。确保满足操作要求，特别是目前在中国使用的轨道车辆的牵引力主要以AC-DC-AC变速箱的形式出现，主要的牵引设备包括主变压器，变流器，电动机和其他控制系统。牵引主电路主要有三相逆变器电路，直流母线电路和网络侧电路。[1]在车辆的动轮和履带之间，轮扭矩，轮重和轮轨材料相互作用产生附着力，从而为驱动火车的铁路提供牵引力。从模块化的角度来看，列车牵引控制系统主要包括三个模块：列车控制模块，车辆控制模块和变速器控制模块。

其中，列车控制模块的主要范围包括具有逻辑选择功能，牵引力和制动器调节功能，安全指导功能和信息记录功能的：以便可以监视列车状态并及时诊断列车运行过程中发生的故障。车辆控制模块的主要功能是监视和控制列车的动力并诊断时间错误。变速器控制系统的控制范围主要包括变频器，异步牵引电动机和脉冲整流器。变速箱控制系统还具有怠速和沿海保护功能。[2]

三、现代牵引驱动系统的控制特性

火车牵引驱动系统的基本任务是通过机电能量转换来实现位置，速度和转矩控制，本质上是电机和驱动系统的性能。现代牵引系统使用AC-DC-AC电驱动器。牵引设备主要包括高压电器，牵引变流器和牵引电动机以及相关的控制系統。火车的牵引力是车轮与轨道之间的附着力，牵引力的主要电路包括电网侧电路，直流母线电路和三相逆变器电路。车轮的重量，车轮和轨道材料的弹性以及施加在车轮上的扭矩是附着力的三个要素。

火车基于基本动力单元，可以灵活组合以形成不同运输要求的不同组。根据电力需求和火车电力的使用，许多动力装置组合包括功率密集型或固定式大型车辆，配电EMU或城市铁路列车以及大型复杂列车。现代火车控制和诊断系统使用车载网络系统。网络系统的基本特征主要体现在实时性，确定性，可靠性和安全性上。应用程序特征主要是车辆级别的诊断，包括将火车级别的诊断，网络系统和检测技术与故障诊断（如通信网络的初始运行，监视数据，数据处理，消息数据和流数据）相结合。反编译机器诊断级诊断集成系统的实现已成为现实，并已扩展到车辆地面集成远程集成系统。

四、车辆牵引控制发展趋势

1.平台化与标准化

目前，中国的电力牵引控制技术着重于30t轴重载电力机车和现代坦克的发展。牵引力控制核心组件及相关设备和设备新型转矩硅电源，制动能量再生反馈，永磁同步电动机因其高效率和其他优势而在商业应用中使用。建立基于牵引和电力驱动技术以及现代电力电子技术的新材料和节能技术现代牵引控制技术包括环保设备制造系统，铁路火车制造系统和物联网终身服务系统，新技术是铁路运输牵引技术的新创新革命。铁路运输车辆发展牵引力控制的趋势正在走向平台化和标准化。

2.信息化与智能化

最近，结合计算机技术的电子商务铁路车辆的牵引力控制系统平台已经开发出来。随着铁路运输系统中游客人数的增加，铁路运输管理的难度也增加了，迫切需要信息技术来实时控制火车的各个方面，包括状态监测信息和逻辑控制信息。铁路列车的平台化为标准化的发展提供了基础。

3.模块化与网络化

为了满足各种用户的需求，铁路车辆的牵引力控制系统已经发展成为模块化的趋势。产品平台化主要是指根据主要用户的需求分析市场发展趋势，以弄清产品开发平台的功能定位和改进目标，应仔细划分产品功能部门，对产品功能进行模块化管理。大大提高了机车车辆牵引系统的可靠性，从而降低了产品的生产成本。车辆储能吸收器可以回收30%的制动能量，牵引系统的重量可以减轻车辆的负荷，永磁同步牵引系统可以实现更高的效率。新一代半导体器件将彻底改变转换器领域。

五、结论

本文研究了轨道交通车辆牵引力控制技术的发展现状和趋势，分析了中国轨道交通车辆牵引力控制技术的特点，总结了国际轨道交通车辆牵引力控制技术的发展历史。铁路运输车辆牵引力控制发展趋势的综合分析和预测本研究将为牵引力控制技术的改进和改进提供参考，为我国铁路车辆牵引力控制技术的进一步发展提供参考。

参考文献

[1]谭正祥.轨道交通车辆牵引控制技术与发展趋势[J].中国新技术新产品，2019（19）：119-120.

[2]徐少哲.轨道交通车辆牵引控制发展现状与趋势分析[J].科技资讯，2017，15（32）：84-85.