浅谈地铁电气牵引系统.docx

浅谈地铁电气牵引系统 摘要：针对地铁DC1500V供电地铁车辆，本文从系统总体方案，系统控制方案，牵引及电制动计算数据方面进行了系统分析，并结合型式试验数据，验证牵引系统设计关键词：牵引性能 试验验证1概述地铁车辆牵引系统是地铁车辆的核心系统，为列车提供动力牵引系统的性能直接关系到车辆的性能及乘客的舒适度B型地铁车辆，列车采用DC1500V架空接触网受电方式，不同于三轨受流B型地铁，具有高压受电弓受流，低噪声等技术特点，牵引系统设计具有优良性能、高可靠性、低维护成本等优势车辆为B型铝合金地铁，采用4动2拖的列车编组地铁最高80km/h的速度运行，列车构造速度90km/h电气牵引系统采用集成式VVVF逆变器-异步牵引电动机构成的交流传动系统；采用IGBT功率元件， VVVF逆变器为热管散热器走行风冷；采用高性能的交流传动直接转矩控制策略，具有反应迅速、可靠的空转/滑行保护并优先使用电制动等特点电气牵引系统主要包括牵引逆变器、牵引电机、制动电阻、高压箱等设备2牵引系统总体方案与性能2.1主电路系统方案Tc车、Mp车和M车组成一个动力单元；另一个动力单元与之完全对称两个动力单元之间牵引供电母线完全隔离，辅助供电母线互连，在辅助供电母线设置隔离二极管1D01，防止本动力单元牵引电源接入到另外动力单元的牵引回路。

图2 列车高压电源电路图列车牵引控制采用网络优先的控制方式，硬线控制作为备用在列车控制网络正常时，牵引和制动的控制通过列车控制网络来实现；当列车控制网络故障时，采用备用模式，由继电器逻辑电路和列车硬线来实现列车的牵引和制动控制2.2牵引系统动力性能仿真计算2.2.1主要动力性能指标（1）平均加速度：在超员AW3载荷情况下，在平直干燥轨道上，车轮半磨耗状态，额定电压DC1500V时，平均加速度为：列车从0加速到40km/h≥1.0m/s2列车从0加速到80km/h≥0.6m/s2（2）电制动能力在AW2载荷情况下，在平直干燥轨道上，车轮半磨耗状态及接触网压DC1650V 情况下，仅实施电制动时列车从最高运行速度80km/h 到停车，列车可达到的平均减速度应不小于1.0m/s22.2.2牵引力计算牵引力=动态质量*加速度+阻力轮周牵引功率=（最高速阻力+列车质量剩余加速度）列车最高速度2.3电制动特性（1）列车在半磨耗轮径、定员载荷AW2 及接触网压DC1650V 条件下，列车最大轮缘电制动力为 (取齿轮装置传动效率0.98)：Fb2= 330（kN）则每动轴的最大轮缘电制动力为20.625kN。

自然特性速度范围：90～80km/h恒电制动力速度范围：80～5km/h电制动力减小的起始速度点：5km/h（可调）牵引电机最大制动转矩为约1269 Nm（取传动效率为0.98），牵引电机最大电制动功率为约449kW，电机制动最大电流约223A，主电路直流侧制动最大电流约960A2）列车在半磨耗轮径、空载AW0 条件下及接触网压DC1650V 条件下，列车最大轮缘电制动力 (取齿轮装置传动效率0.98)：Fb0 = 236（kN）则每动轴的最大电制动轮缘制动力为14.7493kN牵引电机最大制动转矩为约908 Nm（取传动效率为0.98），牵引电机最大电制动功率为约321kW，电机制动最大电流约158A，主电路直流侧制动最大电流约686A3试验验证整车完成后在试验线路进行了型式试验，根据试验大纲对整车各项功能、指标参数进行了试验试验时牵引系统的相关试验数据满足标准、合试验大纲及合同要求3.1启动加速度试验图6 AW0启动加速度试验曲线列车进入牵引状态后，制动缸压力降为零，制动缓解；牵引电机产生电流，整车开始加速；在加速过程中，由于车辆耗能，网压降低，网流增大；列车保持全牵引加速至80km/h。

在车辆运行过程中，车辆无异常出现在AW3 载荷、车轮半磨耗、所有电机均工作的条件下，车辆0-40km/h 起动加速度平均值为1.09 m/s2,大于评定标准要求的1.0m/s2；0-80km/h 起动加速度平均值为0.74 m/s2，大于评定标准要求的0.6m/s2被试车辆起动加速度试验结果满足试验评定标准要求3.2电制动试验图6 电制动能力试验结果在网压为1650V，半磨耗条件，初速度80km/h的最大常用制动试验，平均减速度见图6，列车纵向冲击率均小于0.75m/s3被试车辆电制动试验结果满足试验评定标准要求4结论经试验验证及车辆运营，车辆在DC1650V，各种载荷条件下，整车牵引系统性能优异，满足试验评定标准要求，达到用户要求13-全文完-。