关于城市轨道交通车辆电气牵引技术发展

贺长军

【摘 要】城市轨道交通车辆电气牵引技术是城市轨道交通系统的动力来源，对于城市轨道交通的运行有着直接的影响。牵引技术通过电网动力将电能转换为机械能，然后牵动城市轨道交通通信。本文就来研究城市轨道交通车辆电气牵引技术及其牵引系统，了解我国城市轨道交通车辆电气牵引技术的发展情况。旨在为城市轨道交通车辆牵引技术的优化应用提供一些参考建议。

【关键词】城市轨道;交通车辆;电气牵引技术;牵引系统

引言：随着我国城镇化进程加快，城市交通问题日益突出。为了环境城市交通压力，提高城市的畅行度，越多越多的城市开始规划建设轨道交通。城市轨道交通是无轨交通的补充，交通建设、运行、运营管理对于技术性要求和成本要求较高。城市轨道交通车辆虽然能够极大程度的环节城市交通拥堵情况，但是系统及其结构复杂，规划设计难度大，规划建设周期长，特别是一些牵引系统、供电系统项目的建设，对于城市轨道交通车联的安全、稳定运行影响较大。研究城市轨道交通电气牵引技术的发展，对于减少城市轨道交通车辆运行中的安全故障及其危险事故有着重要的意义。因此本文研究该课题。

一、城市轨道交通车辆电气牵引技术的发展现状

我国城市轨道交通车辆电气牵引技术的动能大部分都来源于电能。电能无法直接牵引列车驱动并调节速度，需要将电能转换为记者能之后再有电力发动机对列车进行牵引，最终发生牵引行为的能源为机械能。当前，城市轨道交通车辆电气牵引技术源于直流传动技术，而这种技术最早出现与欧洲。我国最早从90年代开始研制列车牵引技术，其中中华之星、先锋号、中原之星等都采用的是我国自主研发的牵引技术。我国的牵引控制技术历经了高压IGBT、微电子系统、实施控制理论、安全可靠的控制与通信网络，发展到现在已经建立起RAMS体系，在列车牵动方面有着较为完整的安全控制理念，最终形成了安全性、稳定性、可靠性极高的现代牵引控制系统。

二、牵引系统

电气牵引系统是城市轨道交通车辆供电系统的组成部分，也是供电系统的核心系统，它与动力系统公共承担着城市轨道交通车辆的运行。在供电系统中，牵引变电所主要承担减压的作用。牵引变电所将电能的三相电源转换为单相电源，在通过馈电线供电给接触网，成为城市轨道交通车辆的牵引力。城市轨道交通车辆采用交流电力机车，它有着较好的牵引性能和粘粘性能，交流电力机车上的变压器用于调节电压，牵引电动机在并联状态下完成车辆的牵引动作，牵引交流电动机运转。电力牵引系统的单相牵引会产生负荷，负荷在供电系统中形成负序电流，这种负序电流与供电系统的容量成反比，当供电系统电流越大时负序电流越小，反之则越大。相对而言，电力牵引系统产生的负荷功率较低，一般情况对供电系统安全不造成影响。不过在牵引网中，单相工频电流会对城市轨道交通沿线的通信线路行程电磁干扰，影响通讯信号。

三、电气牵引技术

（一）电气牵引技术中的电气元件

1.受电器

受电器指接受高压交流电的电气，牵引系统受电器通过电网接入25kv的高压交流电，引入电流，再将电流输送给牵引变压器。由于高压交流电压力较大，受电器性能直接影响着牵引系统的稳定性，因此建议选择性能良好的受电器。

2.断路器

断路器是在牵引系统发生故障时用于经济切断电流的电气元件。断路器的阻断功能可以分时间段进行，以便在发生故障时在最短的时间内切断故障线路。同样要选择性能优良、寿命较长的断路器。

3.接口电器

结构电气是连接牵引系统与其他系统的重要电气元件，接口电气的质量影响着与其他系统之间的联动性，影响城市轨道交通供电系统整体的稳定性。建议选择接口电器时要选择与轨道交通车辆接口相匹配的、质量较好的接口电器。

4.牵引变压器

牵引变压器主要用于调节电压，将引流进来的25kv的高压交流电降压为1500v的交流电。

5.牵引变流器

牵引引流器主要的作用是将降压之后的三相交流电转为三相交流电，在引流给牵引电机。

6.牵引电机

牵引电机主要负责牵引城市轨道交通车辆的全部车厢。

（二）交流电力机车及电动机牵引技术

交流电力机是负责城市轨道交通车辆电气牵引的核心技术。交流电力机车将从触网中获得的高压交流电通过降压、变压、引流共供给牵引电动机。电动机的整流器输出励磁电流，励磁电流负责驱动列车启动和运行，并负责调节列车运行的速度。

（三）电气牵引技术控制系统

城市轨道交通车辆电气牵引是通过计算机控制系统进行控制和监控的，牵引系统全国成采用信息化管理。信息化管理具有故障自检和运行自动的功能。随着城市轨道交通车辆供电系统自动化程度的不断提高，牵引系统信息化管理开始向智能化发展。牵引系统采用集成系统，在自动控制方面具有精准性高的优势，通过控制牵引信息参数，就能对车辆的牵引做出控制，对故障做出应对，调控车辆的制动与运行。基于计算机控制系统的牵引系统，设置有密集的通讯网络，在列车驱动、通讯等方面通过网络进行管理，提高了综合管控的效率。

四、城市轨道交通车辆电气牵引系统的发展前景

城市轨道交通车辆电气牵引系统是车辆用电负荷的核心系统，该系统对于研究列车制动、列车调速有着很重要的意义。随着我国城市轨道交通车辆智能化的发展，新一代的列车将以节能为主为主要发展方向，永磁同步相應系统及其新型的电气元件能够为牵引系统结构简化、车辆轻量化提供创新方向。

结语：综上所述，电气牵引技术是城市轨道交通车辆系统的重要组成部分，它与供电系统共同影响着轨道交通车辆的安全、稳定运行。提升电气牵引技术，加强电气牵引技术安全监控，是确保城市轨道交通车辆安全的必要措施。现阶段，我国要加大电气牵引技术的创新性研究，充分应用信息化技术来加强牵引系统的安全管理，采用性能优良的受电器、断电器、接口电器等电气元件，提升电气牵引系统的质量安全，优化电气牵引技术，从而确保城市轨道交通车辆的安全运行。

参考文献：

[1]李潇雅.关于城市轨道交通车辆电气牵引技术发展[J].中国新通信，2016（10）：136.

[2]陈琦.浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术[J].科学技术创新，2017（28）：72-73.

[3]李红霞，王建行.城市轨道交通车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障检修[J].数码设计，2017（11）：51-52.

（作者单位：长沙市轨道交通运营有限公司）