朱曉晴（中車大連機車車輛有限公司，遼寧大連116000）

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城軌車電傳動系統(tǒng)技術(shù)方案設(shè)計

朱曉晴
（中車大連機車車輛有限公司，遼寧大連116000）

摘要：可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)今社會、人類發(fā)展的主題，而低碳化交通是可持續(xù)發(fā)展理念中的重大舉措之一，也是世界各國交通發(fā)展重點研發(fā)、關(guān)注的課題。在大力發(fā)展城市軌道交通過程中，采用電動力、混合動力設(shè)計來驅(qū)動軌道交通的運行，是當(dāng)前我們重點研究的內(nèi)容，電傳動和混合動力驅(qū)動已經(jīng)在城市公交車上大量推廣與應(yīng)用，但是在城市軌道交通發(fā)展中的應(yīng)用相對較少，還有較大的發(fā)展?jié)摿?。在我國城市軌道交通迅猛發(fā)展的背景下，不斷深入研究城市軌道交通電傳動相關(guān)技術(shù)，對于發(fā)展、完善城市軌道交通牽引傳動系統(tǒng)意義重大。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；電傳動；系統(tǒng)；技術(shù)；實施方案；設(shè)計

我國的軌道交通發(fā)展起源于20世紀(jì)50年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，軌道交通逐漸發(fā)展壯大。20世紀(jì)50年代，我國先后建設(shè)了北京地鐵網(wǎng)、上海地鐵網(wǎng)，累積了大量的經(jīng)驗，隨后在全國展開了一系列的地鐵網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程。進入21世紀(jì)后，隨著城市人口的急劇增長及工業(yè)化進程的加快，人們對生活舒適度、生活便捷性的要求不斷提高，導(dǎo)致私家車數(shù)量急劇增長，汽車尾氣排放量不斷增加，城市交通日益擁堵，城市污染、噪音污染等問題也日益嚴(yán)重。在此背景下，人們保護環(huán)境的意識越來越高，經(jīng)濟社會的發(fā)展離不開對自然環(huán)境的保護，不能以破壞環(huán)境為代價換取經(jīng)濟社會的發(fā)展，因此，全國各地開始采取有效的方案提高城市交通運輸能力，減少私家車的出行量，滿足人們快捷出行的要求。綠色、節(jié)能、環(huán)保的軌道交通成為新型環(huán)保城市建設(shè)的首選，這也有效推動了城市軌道交通相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，其中城軌電傳動技術(shù)不斷更新?lián)Q代，由直流調(diào)速發(fā)展到交流調(diào)速階段。筆者闡述了城市軌道交通電傳動系統(tǒng)技術(shù)方案的設(shè)計。

1 無線電傳動系統(tǒng)在城市軌道交通中的應(yīng)用現(xiàn)狀

城市軌道交通的安全運行離不開供電網(wǎng)絡(luò)，但是在城軌運行中，應(yīng)用的供電網(wǎng)絡(luò)對自然環(huán)境及乘客人身安全帶來了危害，因此，必須采用將接觸網(wǎng)架空或采用第三方供電的方案，而這種方案中的城軌運行必須采用專用的線路或封閉線路，這給供電網(wǎng)絡(luò)的安全檢修、安全維護、系統(tǒng)檢修等帶來了困難。為了解決環(huán)境污染及人身安全問題，城軌車電傳動系統(tǒng)逐步轉(zhuǎn)向了無線電網(wǎng)發(fā)展，如由西門子公司生產(chǎn)的無線電容輕軌車輛、龐巴迪公司生產(chǎn)的無線接觸網(wǎng)輕軌車輛、阿爾斯通公司生產(chǎn)的接觸式供電車輛，其中西門子公司研發(fā)的車輛電傳動系統(tǒng)主要是在軌道交通車輛運行前，對車輛的電容器進行一次性充電，同時為車輛安裝超級電容量儲存器。在軌道交通車輛運行過程中，對產(chǎn)生的電力進行存儲，為車輛運行中的電能消耗進行有效補充，保證軌道交通運行車輛的動力。龐巴迪公司所研制的非接觸網(wǎng)式的軌道交通車輛，主要采用了電磁感應(yīng)原理，對電網(wǎng)所提供的直流電進行大量高頻率的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為交流電，再經(jīng)過機車內(nèi)部的電氣設(shè)備將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，以此牽引車輛前行，該類機車電傳動系統(tǒng)還可以將車輛運行中所產(chǎn)生的電能進行有限存儲，保證城市軌道交通車輛的運行動力。阿爾斯通公司所生產(chǎn)的接觸式供電軌道交通車輛，是采用地面受流裝置來完成軌道交通車輛供電，采用高速接觸器來切換不同運行區(qū)間的供電系統(tǒng)，這樣在車輛運行中就可以將電網(wǎng)電能進行高頻率的切換，保證軌道交通車輛運行動力。

圖1 有線接觸網(wǎng)對城市環(huán)境的影響Fig.1 Impact of wired contact networks on urban environment

圖2 阿爾斯通公司生產(chǎn)車輛的電傳動系統(tǒng)設(shè)計方案Fig.2 Electric drive system design scheme of Alstom company's vehicle production

2 城市軌道交通車輛電傳動系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計方案分析

城軌車電傳動系統(tǒng)裝置主要的組成部分有直流電傳動系統(tǒng)、交流電傳動系統(tǒng)，這兩項系統(tǒng)主要向運行的軌道交通車輛提供動力，還要向電力牽引變頻器、牽引電機、車輛制動電阻等提供動力，而第三城軌車電傳動系統(tǒng)還包括超級電容器組及變流器集合。在電傳動系統(tǒng)設(shè)計中，我們要將超級電容器系統(tǒng)和車輛受電網(wǎng)絡(luò)有效結(jié)合，使二者之間的電能相互切換，以保證電力機車充足的動力。雙向變流器由牽引逆變器的控制單元進行控制，用于進行受電網(wǎng)絡(luò)、超級電容器供電及超級電容器充電等相應(yīng)控制邏輯計算和執(zhí)行。（如圖3所示）

圖3 城軌車電傳動系統(tǒng)設(shè)計方案Fig.3 Electric drive system design scheme of urban rail car

3 結(jié)語

各地城市軌道交通電傳動系統(tǒng)設(shè)計要結(jié)合本地電網(wǎng)發(fā)展實際情況，保證城軌車輛運行的充足動力，實現(xiàn)對環(huán)境的保護，保障乘客的人身安全，推動我國城市軌道交通又好又快發(fā)展。

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Technical scheme design of urban rail cars' electric drive system

ZHUXiao- qing
(China CNR Co., Ltd., Dalian 116000, China)

Abstract:Sustainable development is the theme of the society and human development, low- carbon transport is one of the major initiatives in the concept of sustainable development, as well as the focus of world countries' transport. In the process of developing urban rail transit, combining electrodynamic force and hybrid power to drive the operation of rail traffic is the current focus of our research content, which has been widely promoted and applied in urban buses, however, there is still a large potential for development of urban rail transit. Under the rapid development situation of urban rail transit, the deepening research on electric drive technology has great significance on completing traction drive system of urban rail transit.

Key words:Urban rail transit; Electric drive; System; Technology; Embodiment; Design

中圖分類號：U270.381

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1674- 8646（2016）09- 0012- 02

收稿日期：2016- 03- 10