胥學(xué)殿

摘 要：CRH5是中國鐵道部為實(shí)現(xiàn)中國鐵路第六次提速中修建的高速鐵路，整個列車組都高強(qiáng)度耐寒的特點(diǎn)。CRH5型車是組配于多臺微機(jī)的系統(tǒng)，其功能很全面，對列車的牽引、制動、空調(diào)等的方面進(jìn)行監(jiān)控，更重要的是可以完成自動編組。本文將闡述CRH5高速動車牽引技術(shù)控制方法的研究。

關(guān)鍵詞：CRH5型高速動車；牽引技術(shù)；方法；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.019

1 引言

交通運(yùn)輸系統(tǒng)作為工業(yè)化過程中具有重要地位的產(chǎn)業(yè)之一，其修建和運(yùn)行情況關(guān)系到中國新型工業(yè)的方方面面，例如高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)同傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)系，發(fā)展經(jīng)濟(jì)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的關(guān)系等等。而隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，高速動車也在交通運(yùn)輸體系中發(fā)揮著不可替代的作用，更重要的是，牽引控制是高速動車組、重載列車的重點(diǎn)研究對象。本文將以CRH5型高速列車為例闡述牽引技術(shù)的控制方法與研究。

2 CRH5高速動車的發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問題

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀。CRH5動車組分為四大類：

（1）CRH5A是由北車長春軌道客車股份有限公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)修建，是8節(jié)車廂編組座車動車組，最高的運(yùn)行速度達(dá)到250km/h，同時可以實(shí)現(xiàn)五動三拖，以及兩組列車的重聯(lián)運(yùn)行。并且在第六次火車提速后，CRH5在耐寒方面比CRH1和CRH2更占有優(yōu)勢，CRH5A型列車可承受的溫度范圍可達(dá)到±40℃左右，大多被應(yīng)用于中國東北部地區(qū)。

（2）CRH5E是由北車長春軌道客車股份有限公司生產(chǎn)，是16組車廂的臥鋪動車組，其設(shè)計(jì)時速同樣高達(dá)250km/h，具有良好的抗寒、抗沙的性能。被應(yīng)用西北地區(qū)。

（3）CRH5G是為蘭新二線所準(zhǔn)備的高寒防風(fēng)沙型動車組，由CRH5A優(yōu)化改良而來，CRH5型列車具有更強(qiáng)的耐寒能力，被譽(yù)為“高寒戰(zhàn)士”。此車型布局為“統(tǒng)型”布局，與CRH2A布局相似。

（4）CRH5J是綜合高速檢測列車，由CIT0改名而來，目前我國只有一列，車號為0501，被稱為“黃醫(yī)生”。

2.2 CRH5型高速動車組牽引傳動裝置存在常見故障及應(yīng)對措施

（1）軸承故障導(dǎo)致電動機(jī)故障。造成軸承故障的原因是多方面的，例如軸承潤滑不到位或者軸承承受外力的沖擊過大以及軸承本身結(jié)構(gòu)不能長時間滿足列車運(yùn)行要求等。但是這些故障都是可以預(yù)防的，比如，在啟動電機(jī)時觀察電機(jī)是否有異常，在動車行駛過程中監(jiān)控電機(jī)上方是否有振動，發(fā)現(xiàn)異常后及時采取措施加以治理，就可以將軸承故障減少到最小。

（2）牽引電機(jī)通風(fēng)故障。通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障會導(dǎo)致冷卻效果不明顯，兩個或更多的通風(fēng)機(jī)故障將使?fàn)恳姍C(jī)迅速增溫到90℃，而此時動車已達(dá)到預(yù)警狀態(tài)，若持續(xù)升溫達(dá)到110℃時，就會造成動車牽引切除。產(chǎn)生通風(fēng)故障的原因也是多種的，例如，通風(fēng)機(jī)本身的故障，或者通風(fēng)扇未能起到冷卻的效果，因此，技術(shù)人員要及時檢查牽引機(jī)是否溫度過高，并且保障排風(fēng)扇正常工作，使得牽引系統(tǒng)不會被切斷。

3 CRH5高速動車牽引技術(shù)控制方法研究

（1）電力牽引傳動控制。電力牽引控制目前最常見得有三種，分別為轉(zhuǎn)差頻率—電流控制、磁場定向控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。以直接轉(zhuǎn)矩控制舉例，它的特征是控制子磁鏈，換句話說也就是在定子靜止坐標(biāo)系中，以空間作為大背景，通過檢測定子電壓，電流并直接通過定子坐標(biāo)系計(jì)算出控制電動機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，獲取轉(zhuǎn)矩的高動態(tài)性能。這個過程只需要關(guān)注電磁轉(zhuǎn)矩的大小就可以，省去了繁瑣的計(jì)算過程，并且也不需要進(jìn)行模仿直流電機(jī)的控制，這在一定程度上簡化了交流電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型。所以控制層面上除了做引入的定子磁鏈觀測器很容易得到磁鏈模型，同時也很容易得到轉(zhuǎn)矩模型，那么磁鏈模型和轉(zhuǎn)矩模型就構(gòu)成了完整的電動機(jī)模型，從而就可以實(shí)現(xiàn)了無速度傳感控制。

（2）電機(jī)牽引控制。牽引電機(jī)作為電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的最終步驟成為高鐵運(yùn)行必不可少的結(jié)構(gòu)。高速列車的運(yùn)行狀態(tài)—起動、加減速、制動—最后都是通過對電動機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)列車的牽引功率、齒輪傳動功率、牽引電動機(jī)效率等參數(shù)便可計(jì)算出牽引電機(jī)的總功率，下圖為計(jì)算公式：

除了電機(jī)的控制技術(shù)，電機(jī)與傳動系統(tǒng)的接口也是非常重要的。電機(jī)轉(zhuǎn)子與齒輪箱的接口關(guān)系到動車運(yùn)行速度以及電動機(jī)扭矩匹配。影響動車組牽引性能的主要因素是牽引力與運(yùn)行阻力，通過改變傳動比來提高相同電機(jī)轉(zhuǎn)速下輪軸的輸出轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到降低所需的牽引電機(jī)軸承速度。

（3）牽引變流器控制。牽引變流器的零部件均采用模塊化設(shè)計(jì)，牽引變流器采用電壓型3點(diǎn)式電路，由脈沖整流器，中間直電流，逆變器組成。下面以逆變器為例做出簡要分析。逆變器控制的具體原理為將電壓輸入濾波電容器中，依靠無接點(diǎn)控制裝置來控制電流信號，輸出變頻變壓的三相交流電，再向?yàn)V波電容器輸出直流電壓。牽引電動機(jī)采用矢量控制方式，獨(dú)立控制扭矩電流和勵磁電流，以此來達(dá)到扭矩控制高度精華，提高電流的控制性能。

4 結(jié)語

隨著高速鐵路的發(fā)展，人們對高速動車組的性能要求越來越該高，牽引系統(tǒng)作為高速動車組核心技術(shù)，因而在動車性能優(yōu)化中顯得格外重要。面對高速動車牽引系統(tǒng)可能存在的問題，我們應(yīng)做到及時發(fā)現(xiàn)，及時解決，全面優(yōu)化控制系統(tǒng)，把故障存在的可能性降到最低，更重要的是利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)資源，將動車系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，我相信未來的CHR5型列車一定能更加快速、安全。

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