崔伟 梁建勋 王铭健 杨奇 丁垚
中车长春轨道客车股份有限公司 130062
摘要：电气传动系统具有高效和性能强大的显著特征，其在节能环保方面的表现也不俗，在信息技术高速发展的背景下，电气传动系统的功能必然越来越强大。本文说明了城市轨道车辆电气传动系统的组成部分，然后详细阐述了城市轨道车辆电气传动系统的发展。
关键词：轨道车辆；电气传动；牵引变流器；动力控制
引言：在我国城市进程的不断推进中，城市的规模和体量越来越大，机动车的数量也呈现出不断增加的态势，交通拥堵似乎成为了每个城市必不可少的风景线，尤其是高峰时段，道路的拥堵使得居民的出行大为受限，对城市的发展产生十分不利的影响。而城市轨道交通则能很好解决城市地面之上的拥堵问题，轨道交通具有显著的运输量大、速度快的优势。不仅很好的解决了交通拥堵，还能起到良好的节能减排的效果，但是要实现这一切则必须要保证电气传动系统的正常。
一、城市轨道车辆电气传动系统的组成部分
1、动力控制系统
在轨道车辆的电气传动系统中，动力控制系统是其最为关键和重要的组成，车辆不论是运行还是制动，都是通过动力控制系统进行控制的。而动力和制动系统是否运行长则与轨道车辆的安全运行密切相关。轨道交通具有固定的路线，对于经停站点及时间的控制是极为严格的，因此轨道车辆不论是制动距离，还是车速、制动时间的标准也是极为严格的。这就要求在轨道车辆行驶的过程中，司机组成员必须要严格按照指示面板的指令进行操作，才能保证车辆停靠区域的准确性。这无疑需要十分精准的动力控制系统，只有在相应的时间之内做出正确操作，才能实现车辆的规范化制动，从而有力的保障了轨道交通的安全运行。
2、辅助供电系统
在负责运行和制动之外，电气传动系统还担负着管理车辆照明和空调等任务，这些都属于辅助电力系统范畴。在地下，对车站和车辆的照明、温湿度和通信信号的要求是很高的，而辅助电力系统参与进来则能很好的解决这些问题。辅助电力系统的供电方式一般有两种，即直流供电和三相交流供电。轨道车辆的安全稳定运行是离不开辅助电力系统的帮助的，这是整个电气传动系统中十分重要的构成，基于此，轨道车辆不论是设计还是安装，都需要对供电系统的性能和质量加强把关，确保合格。
当前，在节能减排的大背景下，很多新型的节能设备应用到辅助供电系统中，使得装置的体量得以大大减少，供电设施频率大为提高，与此同时实现了能耗的降低，具有显著的节能环保效应。
二、城市轨道车辆电气传动系统的发展
1、电动机传动系统的发展
以电动机的差异为标准，可分为两个主要类型，即直流传动类型和交流传动类型。直流传动类型的构造较为繁琐复杂，而操作简便，与之相反的是，交流传动类型的构造较为简便，而在某些操作上却较为繁琐。我国轨道交通中的电动机传动系统经历了一个更新换代的发展，从直流传动逐渐发展到交流传动，也同步实现了调速上的改变，直流调压调速发展为交流变频调速模式。在以往，电气传动系统中较为倾向于使用直流电机，这是因为它在操作上较为简便，而性能上的可控性也很高。
然而在交流电机不断的调试发展，提升变频性能之后，交流电机的优势逐渐凸显，交流传动技术得到了快速的发展，另外日益成熟的数控技术的半导体技术这是交流传动技术不断发展的强有力的推手。
2、牵引变流器的发展
（1）车辆用IGBT逆变器的开发
刚开始电网的电压属于一个较低的水平，这使得很多国际在逆变器的选择上都倾向于使用1200V和1700V等级IGBT构成三点式(三电平)逆变器。但是在科技水平不断提高的当下，IGBT模块不论是制造还是应用条件也都成熟了，尤其是1500V电网下，IGBT模块有了更好的适用性，能够更好的服务于两点式的逆变器。基于以上考虑，在上个世纪末期，地铁和轻轨的制造基本上都是采用这种技术。与此同时，三电平逆变器也并未退出市场舞台，这种逆变器在输出波形和电压变化方面的优势还是比较突出的，但是却存在不容忽视的弊端，那就是制作成本高昂、主电路太过复杂，因此在使用频率上并不高，不能与两电平逆变器相比肩。
（2）无吸收电路式逆变器
轨道车辆的特点就决定了其适合选用的装置类型，必然是体量小和结构紧凑的装置，从这个角度来讲，绝缘式IGBT模块的优势更为突出。另外，从降低尖峰电压方面考虑，要通过低感母线技术来对母线的寄生电感进行削减，这样才能使得断路时尖峰电压得以降低，逆变器便不能继续吸收电路，经过这样的设计之后，结构的简便性更为突出，体量得以减小，即使在1500V电网压力之下，逆变器也能较为轻松的将尖峰电压控制在2300V以下。
（3）全电制动停车控制
当前的轨道车辆要实现制动，一般都会采用气动方式，但是这种方式之下，轨道车辆的速度不同其制动时带来的乘坐体验也是不同的。例如在轨道车辆如果保持低速行驶状态，一旦制动便会产生很强烈的不稳定性，车辆会出现晃动的情况，使得乘坐的舒适度降低。然而电制动模式的出现则避免了上述问题的出现，不仅仅能够保证停车的精度，还能保证乘坐的舒适度，不会让乘客因停车而感受到冲击，并且车辆在制动时产生的噪音也完全可以忽略不计，电制动模式的突出优势使得其在轨道交通今后的发展中必然大放异彩。
结束语
总而言之，在交通和人口的双重压力之下，轨道交通的出现大大缓解了交通压力，为出行创造了更多便利的条件。轨道交通的运转是需要多种先进技术力量的支撑的，而电气传动系统便是其中十分重要的一项，在科技水平不断提高的情势下，电气传动系统也必将更为成熟和完善，进一步促进城市轨道交通的发展。
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