张永波
（唐山机车车辆有限公司 唐山市丰润区厂前路3号 邮编：063035）
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。
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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/s2
2.2.2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 N·m（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960A。
（2）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 N·m（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686A。
3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
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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
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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。
作者简介：张永波，男，工学学士学位，高级工程师，主要从事轨道车辆工艺设计工作。曾参与多种动车组、城轨车的车辆工艺设计工作。