軌道交通機(jī)車車輛組合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)新增項(xiàng)目研究

摘 要：目前IEC61377：2016《軌道交通 機(jī)車車輛 牽引系統(tǒng)組合試驗(yàn)方法》已發(fā)布實(shí)施，但相對(duì)于舊版標(biāo)準(zhǔn)新增部分試驗(yàn)項(xiàng)目各檢測(cè)機(jī)構(gòu)還不具備試驗(yàn)?zāi)芰?，通過(guò)對(duì)新版標(biāo)準(zhǔn)解析研究及提升現(xiàn)有試驗(yàn)系統(tǒng)能力，確保滿足新版標(biāo)準(zhǔn)的要求，為組合試驗(yàn)的實(shí)施提供了規(guī)范。

關(guān)鍵詞：軌道交通；機(jī)車；組合試驗(yàn)；標(biāo)準(zhǔn)；試驗(yàn)?zāi)芰?/p>

0 引言

在新標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍中，牽引系統(tǒng)定義為：由可能用到的牽引電動(dòng)機(jī)、變流器、包含軟件在內(nèi)的牽引控制裝置、變壓器、輸入濾波器、制動(dòng)電阻、主斷路器、冷卻裝置、傳感器、接觸器等組成，而組合試驗(yàn)主要用于驗(yàn)證各部件在系統(tǒng)中的匹配性。由于組合系統(tǒng)對(duì)機(jī)車車輛牽引系統(tǒng)的重要性，世界各國(guó)均非常重視，所以具備新版IEC61377：2016能力的需求迫在眉睫。為滿足新版標(biāo)準(zhǔn)，目前組合試驗(yàn)系統(tǒng)需新增能開(kāi)展?fàn)恳苿?dòng)轉(zhuǎn)換、反轉(zhuǎn)起動(dòng)及線路分布曲線下的能耗試驗(yàn)的能力。

1 組合試驗(yàn)系統(tǒng)概述

組合試驗(yàn)臺(tái)由試驗(yàn)電源、牽引負(fù)載系統(tǒng)及輔助電源和列車輔助負(fù)載組成。此次試驗(yàn)臺(tái)中牽引負(fù)載系統(tǒng)采用的是背靠背（兩個(gè)相同的被試牽引系統(tǒng)）能量反饋式試驗(yàn)系統(tǒng)，由于其陪試負(fù)載系統(tǒng)帶有四象限脈沖整流器，可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，且控制方案簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可靠，已成為主流的試驗(yàn)系統(tǒng)方案。

本次用于調(diào)試及驗(yàn)證的被試牽引系統(tǒng)為：南非22E機(jī)車變流器、YQ775電機(jī)，陪試牽引系統(tǒng)為TGA6C變流器、YQ1224電機(jī)，其中兩臺(tái)陪試電機(jī)經(jīng)過(guò)齒輪箱連接一臺(tái)被試電機(jī)。

2 新增項(xiàng)目解析

2.1 牽引制動(dòng)轉(zhuǎn)換試驗(yàn)

2.1.1 目的是驗(yàn)證系統(tǒng)在不同條件下進(jìn)行牽引和制動(dòng)轉(zhuǎn)換的能力。試驗(yàn)應(yīng)在牽引和制動(dòng)滿轉(zhuǎn)矩/滿功率下的2個(gè)速度點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換：速度點(diǎn)1：牽引和制動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩差，速度點(diǎn)2：牽引和制動(dòng)最大功率差。

2.1.2 設(shè)計(jì)思路：被試變流器在牽引或制動(dòng)被停止3s內(nèi)不封鎖逆變脈沖；在控制軟件中增加牽引與制動(dòng)切換按鈕，并可以設(shè)定切換時(shí)間；增加速度限值保護(hù)值設(shè)置。

2.2反轉(zhuǎn)起動(dòng)試驗(yàn)

2.2.1 目的是驗(yàn)證牽引系統(tǒng)從反方向到正方向牽引車輛的能力，模擬車輛停在有坡度路線的起動(dòng)功能。這要求試驗(yàn)臺(tái)的負(fù)載調(diào)節(jié)系統(tǒng)具備恒力矩加載能力，轉(zhuǎn)速能從反向到正向轉(zhuǎn)換。

2.2.2設(shè)計(jì)思路：通過(guò)判斷電機(jī)速度傳感器的電平信號(hào)來(lái)識(shí)別電機(jī)轉(zhuǎn)向；設(shè)置陪試變流器最大發(fā)揮力矩限幅值，當(dāng)被試變流器給定轉(zhuǎn)矩大于設(shè)定的最大發(fā)揮力矩限幅值的1.5-2倍，電機(jī)將反轉(zhuǎn)；增加速度限值保護(hù)值設(shè)置。

2.3線路分布曲線下的能耗試驗(yàn)

2.3.1目的是測(cè)試牽引系統(tǒng)在試驗(yàn)大綱規(guī)定的線路分布曲線下的能耗。其中線路分布曲線特性應(yīng)在試驗(yàn)前重新計(jì)算，計(jì)算時(shí)應(yīng)按實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)矩而非參考轉(zhuǎn)矩來(lái)計(jì)算。

2.3.2 設(shè)計(jì)思路：陪試及被試變流器的控制軟件可以互相通信；陪試控制軟件應(yīng)開(kāi)發(fā)相應(yīng)接口來(lái)導(dǎo)入固定格式的數(shù)據(jù)，并以能允許的上限速度讀取數(shù)據(jù)，直至無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)系統(tǒng)即自動(dòng)安全卸力并停機(jī)；陪試控制軟件主要導(dǎo)入數(shù)據(jù)為當(dāng)前車速，同時(shí)與被試控制軟件通信，告之當(dāng)前車輛運(yùn)行級(jí)位（牽引為正，制動(dòng)為負(fù)，惰行為0），被試變流器發(fā)揮相應(yīng)力矩，同時(shí)需關(guān)注變流器的響應(yīng)速度。

3 結(jié)果驗(yàn)證

3.1牽引制動(dòng)轉(zhuǎn)換試驗(yàn)

試驗(yàn)中，被試變流器分別運(yùn)行在牽引和制動(dòng)滿轉(zhuǎn)矩/滿功率工況下最大轉(zhuǎn)矩差和最大功率差的轉(zhuǎn)速點(diǎn)，進(jìn)行牽引制動(dòng)轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)均能正常運(yùn)行。

速度點(diǎn)1：牽引和制動(dòng)最大轉(zhuǎn)矩差

牽引→制動(dòng) 制動(dòng)→牽引

速度點(diǎn)2：牽引和制動(dòng)最大功率差

牽引→制動(dòng) 制動(dòng)→牽引

3.2反轉(zhuǎn)起動(dòng)試驗(yàn)

設(shè)置陪試變流器最大發(fā)揮力矩限幅值為5000Nm，被試變流器給定力矩8000Nm，電機(jī)轉(zhuǎn)速由+20r/min反轉(zhuǎn)為-108r/min，中間電壓未出現(xiàn)明顯變化，系統(tǒng)運(yùn)行正常。

3.3線路分布曲線下的能耗試驗(yàn)

線路數(shù)據(jù)為長(zhǎng)沙地鐵實(shí)際運(yùn)行模擬曲線某段，重復(fù)進(jìn)行四次，結(jié)果表明：測(cè)試系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)與導(dǎo)入的線路分布曲線吻合，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行正常。

注：試驗(yàn)中被試控制軟件記錄的數(shù)據(jù)在制動(dòng)工況時(shí)沒(méi)有區(qū)分制動(dòng)力的方向（圖3），均用正值表示，因此實(shí)際牽引工況可以根據(jù)速度的變化來(lái)確定，即加速或保持速度穩(wěn)定時(shí)為牽引工況，減速時(shí)為制動(dòng)工況，力矩完全歸零時(shí)為惰行工況。

4 結(jié)語(yǔ)

近些年來(lái)，我國(guó)軌道交通機(jī)車車輛交流傳動(dòng)系統(tǒng)的市場(chǎng)份額日益增多，開(kāi)展?fàn)恳到y(tǒng)組合試驗(yàn)及其研究也日益重要。本文對(duì)IEC61377：2016新增項(xiàng)目進(jìn)行了解析研究，并對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行能力提升，使其具有新增項(xiàng)目的試驗(yàn)?zāi)芰Γ跐M足了軌道交通機(jī)車車輛組合試驗(yàn)新要求的同時(shí)，提升了在軌道交通檢驗(yàn)領(lǐng)域的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB/T 25117.1-2010 軌道交通 機(jī)車車輛 組合試驗(yàn) 第1部分：逆變器供電的交流電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的組合試驗(yàn)[S].

[2] IEC 61377：2016 軌道交通 機(jī)車車輛 牽引系統(tǒng)組合試驗(yàn)方法[S].

[3] 廖長(zhǎng)鑫，劉貴. 軌道交通機(jī)車車輛牽引電傳動(dòng)系統(tǒng)組合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)解析[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2013（3）

作者簡(jiǎn)介：陳久力（1989-），男，本科，助理工程師，一直從事電機(jī)、變流器及其組合系統(tǒng)的檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)研究工作。