摘要：可持续发展理念的不断深入、低碳环保出行理念的不断推广，都给城市的公共交通系统提出了更大的挑战，越来越多的人采取公共交通系统出行，城市的轨道交通系统压力也与日俱增。城市轨道交通运行过程中，车辆电气传动系统是最为核心的系统之一，直接关系到城市轨道交通车辆的正常运行及稳定，同时也影响着整个轨道交通系统的运行效率，所以本文对车辆电气传统系统的应用进行详细探讨，为今后轨道交通工作提供参考。
关键词：城市轨道交通；电气传动系统；应用
引言
轨道交通是解决城市交通拥堵压力、便捷人们出行的最佳方式，城市轨道交通的广泛应用极大的提升了我国城市居民出行的舒适度。轨道交通系统主要是由轨道交通线路及轨道车辆构成的，轨道车辆的运行需要通过电气传动系统的控制实现，因此车辆电气传动系统的技术水平直接关系到轨道车辆的运行效率和运行安全，所以轨道交通的安全问题很大程度上取决于车辆电气传动系统的技术水准。当前国内外都在该领域开展了深入的研究，本文也对轨道交通车辆电气传动系统进行分析。
1电气传动系统的发展概述
从提供动力的电动机角度来看在，主要是直流传动和交流传动两种，直流传动的构造较为复杂，但是控制起来原理简单，所以操作并不麻烦；交流驱动则仅需要简单结构的异步电动机即可，但是在实现复杂控制目的的过程中需要较为繁琐的操作和设置。随着芯片技术、交流调速技术、电子器件等技术的不断进步，交流驱动也在变得更为精准和简易，因此目前开始更为广泛的使用交流驱动方式。
半控型晶闸管(SCR)对于直流传动的发展起到了十分重要的作用，当时在德国已经开发出了交流传动的电气系统并应用到了地铁制造业中。交流传动的快速发展使得西方先进国家停止制造直流传动类型车辆。电流驱动全控型电力电子器件GTO和BJT已经逐渐被电压驱动全控型器件所代替，GBO和IPM发挥的性能也比GTO和BJT更强。在国外的地铁制造业中，IGBT模块也代替了原有的GTO器件，从这一点上就能够看出IGBT模块优良性能在辅助电源系统和主传动系统中得到了广泛的认可和应用。
2城市轨道电气传动系统的组成
城市轨道电气系统是进行轨道交通车辆行驶的核心系统，同时也是实现整个轨道交通服务的关键系统，通过对该系统内各个分支系统的详细分析，有助于我们更为清晰的了解电气传动系统控制轨道交通服务的方式。
2.1牵引与控制系统
牵引与控制系统是轨道交通运行中最关键的技术系统，该系统直接决定了车辆的运行安全、控制精准度、乘坐舒适度等要素，通过牵引与控制系统，能够实现轨道交通车辆的正常运行、停止、按指定速度和周期启停和靠站，轨道交通的运行过程中，各个车辆之间的间隔小、行驶速度大，所以必须高度精准的控制运行中的速度和启停时间，这就需要牵引与控制系统的高精准运行和指令下达。
车辆运行过程中的加速、减速都是由电气系统进行控制，电气系统根据运行的需求发出加速或者减速的指令，然后相应的设施开始执行速度控制指令，进而实现车辆的速度控制，通过这样精准的速度控制，可以确保列车在指定时间到达规定车站，并精准的停靠在指定的位置，保证了车站内人员的上下车安全，同时也为大量轨道车辆周期性运转提供了保障。
2.2辅助供电系统
辅助供电系统的主要作用负责除过牵引系统的主电路之外供电工作。如照明电源，制动控制装置控制电源，空调电源，信号装置电源等。供电系统进一步细分又可以将其分为直流供电系统与三相交供电系统。前者组成部分包括，充电机，蓄电池，整流装置，直流用电设备。充电机与蓄电池供电。而后者组成部分包括协助变流器，电热器，三相辅助设备等，系统主要由辅助变器提供电源。为确保车辆运输正常，辅助供电系统自身的可靠性与安全性就十分重要。轨道车辆在设计时，需要对辅助供电系统的组成与功能性要求进行分析，选择合适的设备。并合理设置参数。以此来构建可靠安全的供电系统，满足车辆运行要求。
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2.3轨道交通车门控制系统
车门控制系统主要包括车辆门、车站门以及电控系统，重点在于车进站后，通过车辆内部的车门控制系统与车站的门控系统相连接，实现同步控制，进而通过控制好车门实现乘客的上下车安全。不同车门控制模块之间都要通过中央控制系统实现同步的控制。
2.4轨道车辆牵引传动系统
城市轨道交通运输车辆对系统的安全性，可靠性，稳定性要求非常高。轨道车辆在运行方面，往往有固定编组，站与站之间间距短，而运行过程中停靠的站点多。站与站之间运行时间少。牵引系统必须要满足上述要求。同时应该具备断续工作与短时过载能力。牵引系统选择是体现车辆技术水平的标志。传动系统设计会涉及到不同行业，对市场竞争有一定影响。
3牵引变流器的发展
3.1无吸收电路式逆变器
在轨道车辆上要求结构紧凑、重量轻和体积小的装置，采用绝缘式IGBT模块比那些非绝缘式的GTO器件就更能体现出满足这一要求的特点。同时，通过采用低感母线技术以降低母线的寄生电感来达到抑制关断时的尖峰电压的目的，使逆变器可以取消吸收电路，这样进一步简化了结构，减轻了重量，缩小了体积。在1500V网压下，采用上述技术可以使其尖峰电压抑制在2300V以内。
3.2车辆用IGBT逆变器的开发
在最初电压强度较低时，某些国家使用1200V和1700V等级IGBT构成三点式(三电平)逆变器用于750V和1500V电网。而随着科技发展，高电压状态下的IGBT模块具备了制造和实际应用的条件，它能够更好的适用于1500V电网下的两点式逆变器。因此，在20世纪末，很多地铁制造公司都采用这种技术进行地铁和轻轨的制造。
3.3全电制动停车控制
对于轨道车辆而言，停车控制有两种方式，第一种是当前较为常见的启动控制，通过启动控制的技术原理较为简单，造价也较低，因此在轨道交通初期应用较为广泛，但是气动控制下的停车噪音较大，且停车过程中车辆的晃动感很强，因此会影响到乘坐的舒适感。近些年开始采用电动停车控制技术，该技术能够有效的降低停车噪音和车体的晃动幅度，也能够提高停车精度，因此正在越来越多的采用全电动停车技术。
3.4低噪声化的脉宽调速控制
通过利用脉宽调控速度可以有效降低变频逆变器调控速度时产生的噪音，逆变器通过变频可以实现牵引动力的变化，进而实现调控速度的变化，而脉宽调速主要是通过高低频的异步控制实现速度的调控，二者原理不同，而后者的噪音更低。
3.5无速度传感器矢量控制
对于交流传动系统来说，当下广泛使用的是旋转矢量控制或直接转矩控制，这些控制方式在使用的过程中都要依靠电机速度的反馈信信来完成工作任务，这样的控制方式性能更加优良，且更适合于现代化的轨道车辆电气传动系统。
结束语
综上可知，电气传动系统由各个分支系统构成，这些系统分别负责控制着轨道交通车辆的运行、停止、速度调整等状态参数，与轨道交通车辆运行安全与乘坐安全息息相关，要高度重视电气传动系统的运行安全与技术提升，这样才能提供更好的轨道交通出行体验，为城市出行提供更为舒适的服务。
参考文献
[1]陈晓丽,杨俭.城市轨道车辆制动能量回收系统设计及分析[J].电气传动,2010,40(10)：77-80.
[2]徐静.轨道交通的电气传动系统技术发展应用[J].城市建设理论研究,2014(10).
[3]庄楚.探讨关于轨道电气传动系统技术特点和发展方向[J].城市建设理论研究：电子版,2012(22).
论文作者:张宇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：车辆论文; 轨道交通论文; 系统论文; 电气论文; 传动系统论文; 供电系统论文; 轨道论文; 《电力设备》2018年第22期论文;