崔鹏
中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266000
摘要：在高速动车组中牵引系统是主要动力来源，在整列动车组中牵引系统动力均匀分布在两个基本单元组中，构成完整组合动力源，其特性为具有较大牵引功率、快捷快速、平稳启动、空转到位有效控制、滑行保护等，能够实现动车安全、平稳运行，准确停车和多级调速。本文主要针对CRH 380CL动车组的牵引系统进行分析，最后分析其牵引控制的实现与功能。
关键词：高速动车组；牵引系统；主要设备
我国铁路高速客运中动车组是一项有效的运输工具，当前我国铁路中需要解决的重要问题是将铁路运能充分挖掘出来，为了将铁路运动扩大，需采取重载和提速等有效手段。而动车组高速运行在这之中显得非常重要，牵引系统是动车组主要的动力来源，因此需要掌握动车组牵引系统构成使用设备，对其加以控制，保证该系统能够为动车组提供良好动力，提升动车组运动，促进铁路行业进一步发展。
一、CRH 380CL动车组牵引系统主电路
该动车组有四个牵引单元，各牵引单元有一个具备主变压器的拖车，有两个相邻动车。牵引系统主要组成有受电弓、牵引变压器、主断路器、牵引电机、牵引变流器以及齿轮传动系统。
二、牵引与制动特性
在动车组的牵引传动系统中牵引特性和电制动特性为基本特性，是设计列车需要开展的基础工作，设计中需要满足列车在动力性能及阻力方面的要求，对动车组基本参数要求和目标线路条件等进行综合考虑。列车处于满载、轮径半磨耗875mm、接触网额定交流电压25kV这一条件下，列车轮缘输出的最大牵引力是520kN，其恒功率速度范围处于140-400km/h间，恒力矩的速度范围处于0-140km/h。该高速动车组制动系统是由空气制动和电制动结合的复合制动，正常情况下电制动优先。速度相同的情况下最大的电制动力值等于最大牵引力值。列车处于制动状态时，如果速度不超过10km/h，那么电制动力线形缩小至0.
三、牵引系统设备
（一）车顶高压电气设备
（1）受电弓，将其安装至2车、7车、10车和15车车顶，选用CX性主动控制型的单臂受电弓，其具备快速。自动降弓装置。（2）主断路器，开关牵引单元运行电流及中断故障下产生的过流和短路电流需使用单极真空主断路器，这一断路器内部具备弹簧式压缩空气作动器、真空放电室，利用电磁线圈、总风管供风压缩空气来使其闭合。（3）车顶隔离开关。在列车正常运行中会升起两个受电弓，车顶的高压电缆能够连接相邻两个牵引单元，为保证一个牵引单元在遇到故障时断开，使车顶的高压电缆将与故障远离，需将车顶隔离开关安装至高压电缆上。车顶隔离开关属于单极开关，其内部具备气动作动器，通过总供风管压缩空气和电磁线圈来驱动隔离开关的闭合与断开。（4）避雷器。在受电弓附近安装避雷器，避免接触网中过电压伤害列车和电气系统，或避免闭合、关断牵引变压器产生过电压伤害牵引变压器。（5）电压、电流互感器。电压互感器安装至受电弓与主断路器间，主要是对接触网电压进行测量和监视。在主断路器在牵引系统回路下，安装测量在受电弓中流经电流的电流互感器。两个电流互感器安装在变压器一次绕组的两端，主要是为了对牵引变压器回流电流及输入电流进行测量。
（二）主变压器
在牵引系统中主变压器是重要部件，通常是在2车、7车、10车和15车车底安装单相变压器。接触网通过主断路器及受电弓向主变压器原边绕组来供电，四个二次绕组线圈向相邻两个动车牵引变流器来提供电能。
变压器配有强迫风冷与油流循环相结合的冷却系统，在正常运行中，利用车载的网络控制系统以及硬线保护电路能够监视、控制变压器风机、油泵、温度与瓦斯[2]。
（三）牵引变流器
其逆变器选用2电平式、三相电压型逆变器，整流器选用2电平PWM、单相电压型整流器，通过液体沸腾通风方式来冷却功率模块。牵引变流器的组成部件主要有2个四象限整流模块、过电压抑制器、1个逆变器、接地检测单元和中间直流环节电容。
（四）牵引电机
选用的是鼠笼式、三相四极的异步牵引电机，通过强迫通风来冷却。牵引电机的作用是把牵引变流器所供频率、电压可变电能向机械能转变。
四、牵引控制
（一）牵引控制的实现
在动车组电气系统中牵引控制系统是核心，能够输出列车牵引指令、实现牵引控制功能、保护牵引系统、牵引系统和其他系统交换信息。牵引控制单元、硬线电路、列车网络控制系统能够完成牵引控制功能。这之中牵引控制单元能够实施控制异步牵引电动机和牵引变流器、再生制动控制、粘着控制车辆、诊断牵引系统部件故障。硬线电路包括牵引系统复位与空级测试电路、牵引手柄级位电路、硬线保护电路、牵引控制单元和接触网电压信号的硬线接口、制动系统和牵引系统的硬线互锁电路等。列车网络控制系统和各自系统接扣采集列车基本信息，通过和牵引系统接口向牵引控制单元传送相关信息。利用子系统状态信息与故障信息，实现列车网络系统的列车逻辑控制运算，突显其恒速控制、整车牵引、显示屏控制、故障诊断、状态显示等功能。
（二）牵引控制主要功能
1、牵引控制功能
牵引变流器的逆变器与整理期使用2电平方式，矢量控制是牵引电机控制方式，其功能有控制输入功率因数、实时控制牵引变流器和牵引电动机、控制中间直流环节电压、控制列车牵引顺序、检测空转等[3]。
2、再生制动控制功能
其作用是能够转化列车制动机械能为电能，并向电网反馈，或是列车通过无电区时，适当施加再生制动向中压负载供电。控制再生制动、控制再生制动输出的功率因数、控制再生制动顺序、检测滑行等是其主要功能。
3、空级测试功能
无接触网电压情况下，牵引系统具有空级测试功能，这一功能可应用在牵引变流器中，也可确认更换和升级列车网络控制系统的基本功能，利用网络控制系统之中的显示器能够对空级测试结果进行查询。
4、故障诊断与保护功能
遵循可靠、安全及先进原则设计牵引系统，其故障诊断与保护功能较为完善，主要包括保护变压器、保护车顶高压电气设备、保护控制单元故障、保护牵引变流器电流与电压、保护温度等。
结束语
设计CRH 380CL动车组的牵引系统部件后进行地面联调试验，试验结果能够达到性能要求，在投入使用后，有着良好运行情况，合理设计其牵引系统能够保证动车组运行稳定性及良好品质。
参考文献：
[1]周新力.基于FMECA的CR400AF型动车组高压牵引系统可靠性分析[J].轨道交通装备与技术,2021(01):4-6+9.
[2]罗昭强,尚大为,韩东宁.复兴号动车组牵引系统参数分析[J].大连交通大学学报,2019,40(02):113-116.
[3]邱腾飞,程建华,李水昌,宋术全.轨道交通牵引系统新技术应用综述[J].中国铁路,2019(06):83-91.