主流城市轨道交通车辆牵引系统的差异化研究及国产化改进方向-开题报告-文献综述-参考文献

文献综述

城市轨道车辆牵引系统是城轨车辆的核心部分， 是列车动力的来源，主要有牵引和电制动两个工况。牵引工况下，列车牵引系统为列车提供牵引动力将地铁电网上的电能转换为列车在轨道上运动的动能。电制动工况可以分为再生制动工况和电阻制动工况。列车在启动时会将电能转化为列车前进的动能。 牵引系统再生制动是在列车进行制动时， 将列车的动能转换为电能反馈到电网供其他列车使用，这极大地降低了列车的实际能量损耗。若列车制动时，牵引系统反馈的电能使得电网电压超过网压最大值要求， 此时列车电制动产生的电能将会消耗在制动电阻上， 列车动能转换为热能散逸在大气中， 这种通过制动电阻消耗电能来实现电制动的工况叫电阻制动工况。列车牵引系统提供列车的前进动力，电制动和空气制动共同配合完成列车的制动功能。

德国的动车技术系列、加拿大的动车技术系列、法国的动车技术系列等轨道交通技术代表着世界先进水平，我国轨道交通技术通过近几年的引进和开发，也基本达到世界先进水平，但关键的牵引控制技术仍以国外产品为主。 

从20世纪90年代建设的上海1号线和广州1号线地铁开始，我国城市轨道交通建设广泛采用各国最新技术装备，已经建成了具有世界一流技术水平的城轨交通系统，但轨道交通技术仍处于引进、消化、吸收和创新阶段。

为了能够获得更好的牵引和电制动性能，城轨车辆牵引系统都是分散配置在列车上。 牵引系统选型时要考虑多方面因素包括线路纵断面(坡度/曲线)、 城市轨道交通线路的站间距、 线路设计运行速度等。牵引系统功率配置要能够满足列车在所运营的线路上按照设计速度进行运营。

根据城轨车辆牵引电机的种类分类， 城轨车辆有直流传动方式和交流传动方式之分。随着大功率逆变技术和自动控制技术的不断发展，交流电机能够通过变压变频技术来获得直流电机的优点。目前国内近年的城市轨道项目基本上为交流传动方式， 城轨车辆把从电网获得的直流电通过牵引逆变器转换为变压变频的交流电， 驱动安装在四根轴上的电机把电能转化为动能，再通过联轴节、齿轮箱和轮对的传递途径，把动能传递到列车的轴上，最终实现列车的牵引功能。

20世纪90年代前，世界各国均采用切换电阻的有级调速直流电机系统或采用电力电子控制的无级斩波调压调速直流电机系统。1990年，可关断晶闸管（GTO）、绝缘栅晶体管（IGBT）元件出现后，发达国家地铁开始采用直-交变频、变压调速交流电机的交流传动系统。我国从20世纪90年代开始，除上海1号线地铁外，所有新建地铁线、单轨线、轻轨线均采用IGBT模块的交流传动系统。交流传动车与直流传动车相比，用电量能降低40%；由于采用再生制动，闸瓦用量减少一半以上；车轮磨耗小，车轮更换周期延长；交流电机维修工作量很小。

交流传动方式的地铁牵引系统的控制方式分为直接转矩控制和矢量控制。两种控制方式各有优缺点，直接转矩控制和矢量控制对比如下：

控制原理:矢量控制的实质是通过坐标变换重建的电动机数学模型等效为直流电动机,从而像直流电动机那样进行快速的转矩和磁通控制。 直接转矩控制是在定子坐标系下通过检测电动机定子电压和电流,采用空间矢量理论计算电动机的转矩和磁链,并根据与给定值比较的所得差值,实现转矩和磁链的直接控制。

控制性能：矢量控制的调速范围较宽（1:20-200），调速精度较高，低速特性连续，响应速度较快，但受参数变化影响大，且计算复杂，控制相对繁琐。直接转矩控制的调速范围较窄（1:15-100），调速精度也较高，响应速度快，低速特性有脉动现象，但其不仅计算简便， 控制结构简单， 控制手段直接， 信号处理的物理概念也比较明确，动静态性能均佳。

本^范文将通过对比广州地铁二号线长客庞巴迪牵引系统，广州地铁八号线株机仿西门子牵引系统，杭州地铁浦镇西门子牵引系统，青岛地铁阿尔斯通牵引系统这几个国内主流牵引系统进行研究，分析其中优劣，从而进行牵引系统国产化的可行性分析。

•••^范文提纲

引言：城市轨道交通

城市轨道交通牵引系统简介

主流牵引系统对比

（一）高速断路器

1高速断路器结构组成

2高速断路器工作原理

（二）牵引逆变器

1概述

2电源参数

3预充电电路

4功率模块

5牵引控制单元

总结

三、参考文献

著作：

[1] 人力资源和社会保障部教材办公室 广州市地下铁道总公司，《车辆检修工》中国劳动社会保障出版社，2009年11月。

[2] 阳东、卢桂云，《城市轨道交通车辆检修》，机械工业出版社，2013.6

[3] 王方程, 《城市轨道交通车辆技术》，机械工业出版社，2011-6

[4] 变流技术国家工程研究中心 中国南车集团株洲电力机车研究所，《变流技术与电力牵引》，期刊。

电子文献：

[1]南车青岛四方车辆股份有限公司，《青岛地铁M3线车辆维护手册》 ，2015.10

[2]青岛地铁集团有限公司运营分公司，《青岛地铁3号线检修车间培训教材3E》，2015.10

[3] 方晓  王丹  申天亮  马东辉，《面向地铁车辆牵引电机的车载变流系统设计》，2015.10

[4] 刘海涛，《地铁车辆用DC1500V IGBT牵引逆变器》2015.10

[5]南车南京浦镇车辆股份有限公司，《杭州地铁1号线车辆维护手册》，2015.10