IEC 61377：2016《軌道交通 機車車輛 牽引系統(tǒng)組合試驗》標(biāo)準(zhǔn)解析

王 彬 吳 婷

（1.中車株洲時代電氣股份有限公司，株洲 412001；2.湖南中車時代電動汽車股份有限公司，株洲 412001）

在IEC 61377-2016標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之前，軌道交通機車車輛牽引系統(tǒng)組合試驗主要依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)開展：IEC 61377-1：2006、IEC 61377-2：2002、IEC 61377-3。 歐 盟 將 IEC標(biāo)準(zhǔn)采納為EN61377系列，中國則等同采用或修改采用IEC標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 25117系列，并替代原鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 3117-2005。2016版標(biāo)準(zhǔn)將上述三個標(biāo)準(zhǔn)合并成一個標(biāo)準(zhǔn)，對試驗項目和試驗方法進行了較大的完善和改動，更具指導(dǎo)性和可行性。本文擬針對新版標(biāo)準(zhǔn)IEC 61377：2016的主要內(nèi)容進行解讀。

1 牽引系統(tǒng)定義

新版標(biāo)準(zhǔn)對組合系統(tǒng)試驗中被試對象的概念進行了重新定義。IEC 61377：2016分別定義了牽引系統(tǒng)和可以代表牽引系統(tǒng)的最小被試牽引系統(tǒng)。值得注意的是，被試牽引系統(tǒng)被定義為至少應(yīng)是一路完整的牽引控制單元及其所有的相關(guān)負(fù)載，將之前并未包含在組合試驗系統(tǒng)內(nèi)的牽引變壓器（如有）、主輔一體化變流器中的輔助變流器等部件劃入必須進行組合試驗的范圍，更加符合實際牽引組合系統(tǒng)的組成情況，并要求最小被試牽引系統(tǒng)的負(fù)載也必須滿載。

2 試驗項目

新版IEC 61377標(biāo)準(zhǔn)對組合試驗項目做了新增和修改。

2.1 電動機冷態(tài)/熱態(tài)時的轉(zhuǎn)矩特性

試驗?zāi)康氖球炞C組合系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩特性是否滿足要求。新標(biāo)準(zhǔn)中明確了電動機冷態(tài)及熱態(tài)的概念。冷態(tài)即電動機定子繞組或者機座與環(huán)溫的溫差不大于20K，熱態(tài)即當(dāng)用戶和制造商無特殊協(xié)定時，則定義為電動機的定子繞組溫度應(yīng)處于IEC 60349系列標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的基準(zhǔn)溫度±20K范圍內(nèi)（無論電機采用何種熱分級的絕緣系統(tǒng)，它的所有特性均按定子繞組基準(zhǔn)溫度為150℃、永磁體基準(zhǔn)溫度為100℃繪制）。新版標(biāo)準(zhǔn)對于熱態(tài)的理解，將原先的電機溫升穩(wěn)定判斷為熱態(tài)量化為基準(zhǔn)溫度的±20K范圍內(nèi)。因此，在實際試驗過程中，應(yīng)在所有電動機繞組預(yù)埋溫度傳感器，以實時監(jiān)測電機溫度。

2.2 線路負(fù)載溫升試驗

本試驗通過重復(fù)模擬相應(yīng)線路運行工況，使?fàn)恳刂葡到y(tǒng)各關(guān)鍵部件溫升達到穩(wěn)定，驗證牽引系統(tǒng)在線路分布曲線工況下運行溫升是否滿足設(shè)計要求。需要注意的是，溫升穩(wěn)定的判定標(biāo)準(zhǔn)是：若工作制周期小于1h，在連續(xù)重復(fù)的工作制周期運行中部件峰值溫度增加應(yīng)小于4K；若工作制周期長于1h，則在兩個連續(xù)的工作制周期中的同一時刻，部件溫升變化應(yīng)不大于4K。某牽引系統(tǒng)滬寧線上行（南京南→虹橋）線路工作周期為129min，大于1h，本文以其溫升試驗為例進行分析，如表1所示。其連續(xù)運行4個周期牽引電機各部位溫度曲線如圖1所示。

表1 某牽引系統(tǒng)滬寧線上行（南京南→虹橋）線路工作周期

圖1 連續(xù)運行4個周期牽引電機各部位溫度曲線（牽引變壓器及牽引變流器等部件圖略）

2.3 反轉(zhuǎn)啟動試驗

反轉(zhuǎn)啟動是指車輛在坡道線路啟動，在制動緩解之后牽引力尚未發(fā)揮時，由于車輛本身重力產(chǎn)生向后的加速度而導(dǎo)致的后退過程。反轉(zhuǎn)啟動試驗主要是在實驗室模擬帶特定負(fù)載的車輛在特定坡度路線的啟動，來驗證牽引系統(tǒng)具備此功能。

根據(jù)反轉(zhuǎn)啟動試驗的要求，被測牽引系統(tǒng)在滿轉(zhuǎn)矩條件下應(yīng)由反向啟動轉(zhuǎn)換為正向啟動。在采用主流的以交流電動機——間接變流器為陪試系統(tǒng)的“背靠背”能量反饋式試驗系統(tǒng)時，可通過陪試變流器控制電機的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速，使陪試系統(tǒng)帶動電機以反向的較低轉(zhuǎn)速逐步變化至正向的一定轉(zhuǎn)速，來實現(xiàn)模擬反轉(zhuǎn)試驗啟動的全過程。陪試系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速和加速度的大小應(yīng)根據(jù)車輛實際運行過程中的坡道狀況、車輛自重、粘著系數(shù)及規(guī)定啟動加速度大小等參數(shù)來進行限制。

3 性能指標(biāo)要求

新版IEC 61377標(biāo)準(zhǔn)對部分原有試驗項目的性能指標(biāo)做了改動和更具體的要求，需要設(shè)計和試驗人員注意。

一是轉(zhuǎn)矩特性試驗，原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定實際輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)不小于規(guī)定值的90%，新版標(biāo)準(zhǔn)改為牽引系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩之和的測量結(jié)果與規(guī)定值之間的誤差應(yīng)在規(guī)定值的±5%之內(nèi)。

二是電壓快速變化試驗，對應(yīng)改版之前的牽引供電電壓突變試驗，改版之前并未明確電壓變化的具體范圍，而新版標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化了交流及直流網(wǎng)壓變化的工況和范圍。

三是牽引供電電壓中斷試驗用于模擬牽引工況供電電壓中斷及制動工況跳弓、受電弓彈跳、列車通過分相區(qū)等工況，改版之前并未明確電壓中斷的時間要求。新版標(biāo)準(zhǔn)將此細(xì)化為兩項試驗，牽引供電電壓中斷試驗?zāi)M的是斷路器跳閘和由保護動作引起的自動分合閘工況，時間一般小于10s；牽引供電電壓丟失試驗?zāi)M的是列車受電弓彈跳或者通過分相區(qū)所引起的網(wǎng)壓丟失，建議中斷時間在10～200ms，或者根據(jù)實際情況由用戶和制造商雙方協(xié)定。由于試驗斷路器本身的響應(yīng)時間限制，實現(xiàn)10ms的中斷時間對試驗控制系統(tǒng)提出了更高的要求。

4 結(jié)語

隨著“一帶一路”倡議的深入推行，軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)走出去的需求更為強烈。發(fā)達國家對品牌形象的要求高，標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證等壁壘更高，這就給投身于軌道交通產(chǎn)業(yè)的廣大技術(shù)人員提出了更高的要求。充分理解和學(xué)習(xí)國際標(biāo)準(zhǔn)，對于規(guī)范試驗方法，提升產(chǎn)品質(zhì)量是非常重要的。本文對新版標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容進行解讀，并分析了新版標(biāo)準(zhǔn)與原版IEC 61377-1：2006、IEC 61377-2：2002、IEC 61377-3：2002的主要區(qū)別，以期為從事軌道交通行業(yè)牽引控制系統(tǒng)研究與試驗的專業(yè)人士提供參考。

[1]國際電工委員會.IEC 61377-2016 軌道交通 鐵路車輛 牽引系統(tǒng)的綜合測試方法[S].日內(nèi)瓦：國際電工委員會，2016.