現(xiàn)代軌道交通車輛電氣牽引技術(shù)探討

張麗晶

（北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司沈陽分公司，遼寧 沈陽 110042）

現(xiàn)代軌道交通運輸工作中，電氣牽引技術(shù)是其中一個非常重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，在軌道交通電氣牽引系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色，不但如此，電器牽引技術(shù)還存在另外一項重要的功能，可以為軌道交通提供出更加合適的功力。電氣牽引技術(shù)自身具有較強的可控制性，在實際的工作過程中，可以有效轉(zhuǎn)化為車輛的穩(wěn)定制動，為車輛提供了較高的安全性和可控性，以實現(xiàn)軌道車輛在運行過程中穩(wěn)定的制動和減速，防止車輛出現(xiàn)不良的意外事故問題，同時保障乘客的人身安全。

一、軌道交通車輛的電氣牽引技術(shù)

（一）電氣牽引技術(shù)控制系統(tǒng)分析

軌道交通車輛中的電氣牽引技術(shù)是非常重要的，在電氣牽引技術(shù)的輔劣下可以實現(xiàn)數(shù)字控制到計算機控制的轉(zhuǎn)變。在計算機控制系統(tǒng)的幫劣下，可以對軌道交通車輛的運行方式迚行監(jiān)控，因此，該控制方式帶有較強的信息化特征。計算機控制系統(tǒng)的優(yōu)勢較多，其中較為顯著的優(yōu)勢就是可以實現(xiàn)自我檢查和自我控制。計算機控制系統(tǒng)尤其是在交流傳感式軌道交通車輛中得到了更加廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)代軌道交通車輛中在使用電氣牽引技術(shù)時，離不開多重微機，高水平自動化控制的實現(xiàn)離不開多重微機的輔劣。計算機控制系統(tǒng)是電氣牽引技術(shù)中非常重要的部分，可主動控制牽引信號的辒入和辒出，在信號處理器的輔劣下，實時控制車輛牽引。計算機控制系統(tǒng)起到的作用是非常巨大的，對整個電氣牽引技術(shù)來說，主要起到整體性作用，在計算機控制系統(tǒng)的輔劣下可以為電氣牽引系統(tǒng)提供完整性的配置。其中計算機控制系統(tǒng)中非常重要的部分就是相應(yīng)軟件，在具體軟件的支持下，可開展多項任務(wù)，如驅(qū)動任務(wù)、通信任務(wù)等。計算機控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對全部軌道交通車輛控制的前提就是依靠管控電氣牽引技術(shù)中的諸多模塊，不同模塊相互組合形成了集成化的控制系統(tǒng)。

（二）主要元件

1.受電器

電氣牽引技術(shù)中的主要元件就是受電器，現(xiàn)代軌道交通如果要正常運行，那就需要按照規(guī)定達到第三穩(wěn)定滑動的要求，就必須保證受電器能夠在電氣牽引中充分地發(fā)揮出自己的作用來，對自身的性能要求是非?？量痰摹τ谑茈娖鞯膲毫σ惨谐浞值谋Ｕ?，不能過大也不能過小，必須適度，只有壓力保持平穩(wěn)，才能在不斷加速的過程中使得電氣牽引的受力平衡，處于安全的范圍內(nèi)。由于電氣牽引技術(shù)的受力與受電器有著密不可分的關(guān)系，因此若想使得受電器的強度跟性能能夠正常運作，那么就必須要保證所受到的牽引力是平衡的。

2.接口電器

在電氣牽引技術(shù)中，作為主要元件之一的接口電器，要符合需要，對電氣牽引技術(shù)的應(yīng)用實行全面控制。達不到適宜范圍內(nèi)的匹配度是軌道交通車輛電氣牽引技術(shù)中容易出現(xiàn)的問題之一，嚴重影響了軌道交通車輛的運行安全，因此，需要依據(jù)電氣牽引技術(shù)和軌道交通車輛的匹配關(guān)系來選擇接口電器，保證接口電器的匹配度在適宜范圍之內(nèi)。

3.受電器

在車輛電氣牽引技術(shù)中，受電器是主要的元件。從目前實際情況來看，現(xiàn)代軌道電車對于其性能有著非常高的要求。在車輛電氣牽引技術(shù)應(yīng)用的過程中，受電器必須要將自身的性能優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，為第三軌的滑動提供一個穩(wěn)定的環(huán)境。同時，在軌道車輛逐漸增速的過程中，受電器要保證適度的壓力，只有這樣才能讓電氣牽引的受力處在一個安全的范圍之中，防止磨損值過大。受電器在一定程度上決定了車輛電氣牽引技術(shù)的受力情況，對于牽引受力的平衡也有著密切的聯(lián)系。只有牽引受力達到平衡，受電器的性能和強度才能得到保證。從目前情況來看，我國已經(jīng)在積極地引進帶有自主調(diào)節(jié)性能的受電器，與車輛電氣牽引技術(shù)進行穩(wěn)定配合，從而降低受電器給車輛電氣牽引技術(shù)所造成的壓力。

（三）電力牽引技術(shù)的優(yōu)點

電力牽引技術(shù)的發(fā)展使得我國的交通運輸有了整體性的進步，它有著很多優(yōu)點：（1）電力牽引為非自給式牽引動力。這類車輛不是通過燃料來給車輛提供動力，而是通過牽引力來使得車輛獲得前進的動力。車輛的總功率大，自身質(zhì)量小等特點都使得車輛具有啟動快、加速快等優(yōu)勢，能夠滿足鐵路和城市現(xiàn)代軌道交通的各種要求，給人們的生活帶來了很大的便捷性，有了軌道交通之后，人們出現(xiàn)的時間消耗將大大減少。（2）電力牽引可有效降低運營成本。（3）電力牽引車輛噪音小，污染小。通過電力牽引的車輛不會像現(xiàn)在汽車那樣造成尾氣污染，而且運行的噪音減小很多，有利于社會和諧及人們的身體健康，同時也為城市增添了一道別樣的風(fēng)景線。（4）電力牽引技術(shù)的發(fā)展離不開各個組成環(huán)節(jié)的相互協(xié)調(diào)，共同作用，但各個組成環(huán)節(jié)又都是獨立的電氣系統(tǒng)，通過這些相互獨立的系統(tǒng)共同作用而組成一個整體。電力牽引技術(shù)在走向自動化和信息化的道路上一直前進著，為交通運輸這一行業(yè)的發(fā)展做出了貢獻。

二、現(xiàn)代軌道交通電氣牽引系統(tǒng)

牽引系統(tǒng)作為現(xiàn)代軌道交通電氣牽引技術(shù)發(fā)展的根本，兩者需要在一定程度上的互相配合，才能獲得快速發(fā)展。根據(jù)電氣牽引技術(shù)的要求，軌道交通車輛在電氣牽引系統(tǒng)方面做出了一定的規(guī)范。（1）規(guī)范了電氣牽引技術(shù)的恒定牽引力，控制在一個固定的變化范圍之中，以保持電氣牽引技術(shù)的穩(wěn)定性。（2）設(shè)定了牽引的系列條件，為使軌道交通不同的狀況下都能夠達到額定速度，于是依據(jù)車輛的荷載自動調(diào)節(jié)對電氣系統(tǒng)的牽引力做出了規(guī)范性的調(diào)節(jié)。（3）實行電制動特性，為了使得軌道交通的運行能夠保持平衡，制定相應(yīng)的電制動力來保障其穩(wěn)定速度。由此可見，電氣牽引技術(shù)與軌道交通電氣牽引系統(tǒng)的配合是非常密切的。隨著現(xiàn)代軌道交通車輛的發(fā)展，越來越需要通過電氣牽引技術(shù)與電氣牽引系統(tǒng)這兩者的高度來促進電氣牽引技術(shù)的飛速發(fā)展。

三、現(xiàn)代軌道交通牽引中的電氣控制

在現(xiàn)代軌道交通工程的發(fā)展過程中，每一個環(huán)節(jié)之間的銜接程度非常重要，電氣控制技術(shù)的有效應(yīng)用是保證每個環(huán)節(jié)之間密切配合的重要保障。在電氣牽引技術(shù)中，牽引逆變器作為該系統(tǒng)中非常重要的工作環(huán)節(jié)，在實際的工作過程中主要是通過IGBT 的順序?qū)ǎ瑢⑾到y(tǒng)中的制度電壓有效轉(zhuǎn)化為可調(diào)頻率，然后將可調(diào)節(jié)幅值的三項交流電直接傳輸?shù)綘恳到y(tǒng)中來加以使用。IGBT 作為牽引逆變器系統(tǒng)中非常重要的構(gòu)成原件，隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，牽引逆變器的系統(tǒng)容量以及工作性能都得到明顯提升，同時也直接推動著車輛逆變器的系統(tǒng)的快速革新和發(fā)展。然而，要保證軌道交通車輛運行系統(tǒng)正常穩(wěn)定工作，必須提高對電動機的合理控制。通過電動機內(nèi)部的傳動控制單元來制定出相應(yīng)的系統(tǒng)控制方法，使用異步電機系統(tǒng)直接對車輛運行系統(tǒng)進行有效的控制，同時配合交流傳動模塊化設(shè)計軟件，對逆變器中的交流異步電機進行實時性控制，有效保證電機運行工作的安全性和穩(wěn)定性，同時還可以有效避免電機在運行工作中出現(xiàn)不良的故障問題。通過該系統(tǒng)的有效應(yīng)用，具有以下方面優(yōu)勢：在應(yīng)用過程中可以節(jié)省大量能源，同時對外部環(huán)境的污染性較小，轉(zhuǎn)距直接控制牽引系統(tǒng)在車輛的運行過程中具有良好的動態(tài)響應(yīng)速率，在工作過程中可以實現(xiàn)數(shù)字化、信息化以及網(wǎng)絡(luò)化的控制功能。電氣牽引技術(shù)的有效應(yīng)用離不開系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的協(xié)同工作和運行，但是其中每一個工程環(huán)節(jié)彼此之間又是相互獨立的，在電力牽引技術(shù)的研發(fā)過程中，必須不斷朝著自動化和信息化控制的方向上發(fā)展，為我國交通運輸產(chǎn)業(yè)邁上更高層次打下堅實的基礎(chǔ)。

結(jié)語

總之，電氣牽引技術(shù)是我國交通運輸行業(yè)獲得飛速發(fā)展的基礎(chǔ)，若要有更好的發(fā)展前景，就需要在這方面做出更多的努力。加強自身的綜合能力，通過不斷的學(xué)習(xí)、消化、吸收，創(chuàng)造屬于自己的技術(shù)并積極運用實際中去，這樣才能促進軌道交通的發(fā)展。