探析地鐵牽引功率模塊測試系統(tǒng)設(shè)計

宋宇佳

摘要：目前，日益增長的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促使了城市化進(jìn)程逐步加快，交通運輸?shù)膯栴}越來越值得人們的重視。地鐵牽引技術(shù)有著緩解城市交通壓力的重要樞紐作用。而當(dāng)前的地鐵牽引功率模塊測試系統(tǒng)設(shè)計方面還大量依賴著進(jìn)口的產(chǎn)業(yè)，使得國內(nèi)的地鐵設(shè)備購置等費用產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)消耗，造成了我國軌道交通行業(yè)無法健康發(fā)展，也使得我國這方面的核心技術(shù)無法得到大幅度的提高。所以，我國當(dāng)前應(yīng)當(dāng)更加注重軌道交通設(shè)備的國產(chǎn)化生產(chǎn)研發(fā)，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)施裝備的自主供給，從而降低對于軌道交通發(fā)展所需要費用的經(jīng)濟(jì)成本，而牽引傳動系統(tǒng)是軌道車輛的核心技術(shù)部件，對其有效的功率模塊測試系統(tǒng)設(shè)計也是必不可少的。正是由于我國的國產(chǎn)化技術(shù)研究起步較晚，基礎(chǔ)技術(shù)還處于落后的階段，國內(nèi)自主設(shè)計與生產(chǎn)化水平還需要得到進(jìn)一步的提高。所以本文主要對于軌道交通車輛的牽引系統(tǒng)的功率模板測試系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行研究探析。

關(guān)鍵詞：軌道交通行業(yè);地鐵車輛;牽引傳動系統(tǒng);功率模塊測試系統(tǒng)設(shè)計

經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，離不開交通運輸?shù)谋憷?，而?dāng)前城市化進(jìn)程的不斷深入，導(dǎo)致了交通運輸壓力逐漸加重，全世界都在研究如何去解決交通運輸所帶來的難題，而其中最為顯著也是最為重要的有效措施就是發(fā)展軌道交通行業(yè)。軌道交通已經(jīng)成為了我國各大城市的有效交通方式，對于部分地方來說，分擔(dān)的城市交通量已經(jīng)占據(jù)了50%以上，有的地方甚至以及達(dá)到了90%以上。由于軌道運輸交通所帶來的各項優(yōu)秀特點，如便捷安全、可靠性強(qiáng)、運輸穩(wěn)定，都使得它擁有著可以優(yōu)化城市空間結(jié)構(gòu)、發(fā)展城市經(jīng)濟(jì)、緩解城市交通壓力等重要作用。所以近年來在國家大力的政策推動下，我國也設(shè)立了多項研究課題，爭取將長期依賴進(jìn)口產(chǎn)業(yè)的情況得到更改，使我國的國產(chǎn)技術(shù)盡快推進(jìn)到地鐵車輛交通運輸上面，使得牽引功率模塊測試系統(tǒng)的設(shè)計可以得到優(yōu)化及自主創(chuàng)新。

一、地鐵牽引系統(tǒng)的控制技術(shù)

想要去自主研發(fā)設(shè)計地鐵牽引功率模塊測試系統(tǒng)，首先就需要去進(jìn)一步了解地鐵牽引系統(tǒng)的關(guān)機(jī)控制技術(shù)，從而掌握各項指標(biāo)，設(shè)計出合格的測試系統(tǒng)。

下圖所示的就是地鐵牽引系統(tǒng)關(guān)機(jī)控制技術(shù)的基本組成構(gòu)圖，其主要構(gòu)成的部位有四個方面：牽引系統(tǒng)的電機(jī)、牽引變流器、牽引傳動控制系統(tǒng)以及軌道車輛邏輯控制系統(tǒng)（TCU）。這套牽引系統(tǒng)的牽引變流器的直流電壓來源，需要了解我國目前的地鐵供電機(jī)制：主要有以北京為北方地區(qū)所代表使用的DC750V供電機(jī)制，這個供電極致可以允許電壓的波動范圍維持在DC500到900V;而南方地區(qū)的代表廣州主要使用的是DC1500V的供電機(jī)制，電波波動的允許范圍可以維持在DC1000到1800V，下圖所示也正是這一牽引系統(tǒng)構(gòu)圖，這種供電機(jī)制如今已經(jīng)成為當(dāng)前地鐵牽引系統(tǒng)交流器所使用的主流模式。

而從主電路的擴(kuò)展角度進(jìn)行分析，當(dāng)前地鐵牽引系統(tǒng)的控制技術(shù)還存在著硬件結(jié)構(gòu)以及元器等設(shè)計較為簡單的問題，與當(dāng)前車輛交通運行復(fù)雜，牽引器變流功率較大等情況產(chǎn)生沖突，對于地鐵運行時候的穩(wěn)態(tài)以及車輛運行時的安全性、穩(wěn)定性、當(dāng)代的節(jié)能環(huán)保政策等都無法取得較為滿意的結(jié)果，因此地鐵牽引功率模塊測試系統(tǒng)的設(shè)計就顯得極其重要，有助于克服當(dāng)前地鐵牽引系統(tǒng)在控制技術(shù)方面的諸多難題。

二、地鐵牽引功率模塊測試系統(tǒng)的設(shè)計

地鐵牽引功率模塊測試系統(tǒng)的設(shè)計離不開對于地鐵當(dāng)前機(jī)制特性的了解。一般來說需要了解，列車的重量、輪向架參數(shù)、加速度要求、接速度要求運行速度、供電條件等進(jìn)行設(shè)計。

1.列車的重量如圖所示，同時要注意每位乘客的平均重量應(yīng)該按照60千克每人來進(jìn)行計算：

2.轉(zhuǎn)向架參數(shù)需要考慮新輪徑840mm，半磨損輪徑805mm，全磨損輪徑770mm，齒輪傳動比6.9.

3.加速度則要求地鐵在平直干燥的軌道上，需要額定電壓DC1500V，軌道車輪處于半磨損時需要考慮的平均加速度數(shù)據(jù)為，沖擊極限速度為0.75m/s3，平均初始加速度需要大于等于1.0m/s2，平均加速度則需要大于等于0.6m/s2.

4.對于接速度的要求則是在與加速度相同要求的情況下，電制動減速度需要達(dá)到大于等于1.0m/s2。

5.對于運行速度則需要列車的最大運行速度保持80km/h，構(gòu)造速度需要維持90km/h。

三、結(jié)論

軌道交通系統(tǒng)中，地鐵交通運行時不可缺少的重要組成部分，也是技術(shù)相對較為重要的研究設(shè)備。當(dāng)前我國依賴進(jìn)口的地鐵設(shè)備，不利于我國交通行業(yè)的快速健康發(fā)展成長，更不利于我國的核心技術(shù)手段的提高。而目前的一些核心技術(shù)一直掌握在歐美國家的手中，國內(nèi)各方面的科研程度相對落后，所以更需要我國開始重視當(dāng)前軌道交通產(chǎn)業(yè)的研究與分析，早日實現(xiàn)國產(chǎn)品牌與技術(shù)上的自主供給，只有掌握了核心自主技術(shù)產(chǎn)權(quán)的發(fā)展，才能真正帶動我國交通行業(yè)的發(fā)展，對此，重視我國的核心國產(chǎn)技術(shù)研發(fā)，刻不容緩。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙雷廷. 地鐵牽引電傳動系統(tǒng)關(guān)鍵控制技術(shù)及性能優(yōu)化研究[D].北京交通大學(xué)，2014.

[2]孫顯澤. 地鐵車輛牽引傳動系統(tǒng)自主化研究[D].大連交通大學(xué)，2017.

[3]肖瑩. 能饋式牽引供電裝置在地鐵供電中的應(yīng)用研究[D].華南理工大學(xué)，2011.

[4]陳昆燦. 地鐵牽引變斷路器在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[D]. 北京交通大學(xué)， 2010.

（作者單位：蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司運營分公司）