简析城市轨道车辆电气传动系统的发展

赵勃涵 韩静怡 沈阳地铁集团有限公司运营分公司

城市轨道交通为居民的生活和出行提供了巨大的方便，促进了城市化的进程。随着科学技术的发展，城市轨道交通也在进行着更新和提升，其中电气传动系统以其节能高效等优点，为轨道交通提供了重要的支持。本文通过分析城市轨道车辆电气传动系统的发展，为研究我国交通体系运行模式提供参考。

一、城市轨道车辆电气传动系统的组成

（一）牵引与控制系统

牵引与控制系统是轨道车辆电气传动系统的重要组成部分，不仅关系到车辆的运行能力，还关系着车辆的安全性能。城市轨道车辆在运行时最大的特点便是启动和停止的间隔较短，这就对车辆的制动能力提出了很大的要求，而电气传动系统中的牵引与控制系统恰好可以提供这样的技术，该系统可以就车距发出相应的制动指令，从而进行精准的制动操作，即保证车辆运行的效率，也提高了准度，降低了安全事故的发生概率。

（二）辅助供电系统

轨道车辆电气传动系统的另一重要组成便是辅助供电系统，它主要提供除却牵引系统主电路之外的供电，例如照明用电、空调用电、信号装置用电等。将辅助供电系统进行划分，便可以分为直流供电系统和三相交供电系统，直流供电系统主要组成为充电机、蓄电池、整流装置、直流用电设备，而三相交供电系统的主要组成为电热器、协助变流器、三相辅助设备等。在设计辅助时要根据车辆设备和性能要求严格控制参数，以保证供电系统的安全有效。

（三）轨道交通车门控制系统

车门控制系统，顾名思义便是轨道车辆车门的开关控制系统，其主要组成部分包括电路控制设备、机械组成结构和执行机构。执行机构与各个子系统连接，收集不同的信号并进行分析和控制，从而实现准确的开门和关门。

二、传动调试中的常见问题

调试过程常遇到传动异常情况多为状态反馈指示异常，指令信号无法下达或下发后继电器未正常动作，其本质原因均是接线错误，可将其归为如下几种情况：

（一）电缆接线不对应

电缆接线不对应引起的后果多是指示信号不对应，是现场最为常见的错误，这种错误多是因为同一根电缆多个线芯之间两头不对应导致，经过对线器对线即可改正。

（二）常开常闭触点接错

电气控制回路中传入其他干节点是实现电气设备控制功能的主要方式之一，也是电气二次回路排查的重点内容。

（三）感应电压问题

降压牵混所常见的控制电缆通常为多芯电缆，由于控制电缆均较长，则电缆分布电容的影响不可被忽略，较大的分布电容会导致同一根控制电缆中带电线芯给其他线芯造成感应电压，当感应电压达到继电器动作电压时，会造成开关误动或对人员造成伤害。而变更电缆设计走向及选型或会影响施工进度并造成浪费。通常会选择在继电器线圈上加装分压电阻来消除感应电压。继电器电阻为R，并接电阻R1 后，继电器两端阻值降低，不改变接线即电缆电容C 不变，则继电器分得电压U2 随之降低，感应电压未达到继电器动作值，避免因感应电压过高而引起的误动作。

三、城市轨道车辆电气传动系统的发展

（一）电动机传动系统的发展

根据电动机的差异可将其分为直流传动和交流传动两类。两者的特点差异主要是直流传动以冗杂的构造实现了简便的操作，而交流传动正相反，因其简单的构造使得其在一些操作上相对繁杂。我国城市轨道车辆电气传动系统中的电动机传动系统经历了从直流传动到交流传动的发展，在调速上实现了从直流调压调速到交流变频调速的改变。在之前阶段，直流电机因为其操作简便、性能可控等特点成为多数电气传动系统的选择，但是随着交流电动机调试技术的提升和变频性能的增强，交流传动开始得以发展，还有数控技术和半导体制造技术也促进了交流传动的发展。

（二）牵引变流器的发展

1. IGBT 逆变器的产生

电压强度较低的情况下一般会使用两种电压等级组成的三点式逆变器，但是科技进步使得高压情况下能开发和使用IGBT 模块，其可以适应高压下的两点式逆变器。三点式逆变器虽然具有电压波动小的优点，但是其高昂的制造费用和复杂的电路系统使得其使用范围越来越小，目前通用的是IGBT两点式逆变器。

2.无吸收电路式逆变器

因为城市轨道交通需要运行速度快且安全性高，所以其体积不能太大，另外还要结构紧凑，所以绝缘式IGBT 模块更适合这种情况。另外采用低感母线技术，可以在电源断路时降低电压，减少了多余电路的投用，从而有效减小车辆体积，简化其结构，保证轨道车辆的高效运行。

3.无速度传感器矢量控制

无速度传感器矢量控制根据电机所反馈的速度信息进行调控。优点是性能更加稳定，适合现代轨道车辆的运行模式。

4.全电制动停车控制

用气动的方式来控制停车会被车辆速度所干扰，降低了停车的稳定性。当采用电动方法控制停车时，噪音较小、精准度提高、稳定性增强，可以保证安全舒适的制动，更适合发展趋势。结束语：本文提出了电气传动系统的概念，分析了其系统组成，研究了城市轨道交通所采用此系统的发展情况，从电动机传动系统和牵引变流器两方面进行阐述，希望可以为此类研究提供参考。