陈亚民 尹荣鹏

摘 要：本文将简单介绍城市轨道交通车辆电气牵引技术发展情况，从电气牵引系统、控制系统、主要元件及电动机交流式牵引等方面研究技术应用现状，并从平台化、网络化、信息化、智能化、模块化、标准化等方面探究该技术的发展前景。

关键词：城市轨道交通车辆;电气牵引技术;发展

城市轨道交通车辆作为城市公共交通的旅客运载工具，不仅要保证车辆运行的安全、准点和快速。还要为乘客提供良好服务条件，使乘客乘车舒适、方便，同时还考虑对城市景观和环境的影响。其中电气牵引技术作为城市轨道交通车辆运行的重要基础技术，其应用发展的重要性不言而喻。

一、城市轨道交通车辆电气牵引技术发展概况

轨道交通车辆的诞生基于蒸汽机技术革新以及铁路的正式问世，而其牵引技术则逐步实现了从蒸汽机到内燃机再到电力的过渡与转变，当下电力牵引技术已经成为城市轨道交通车辆的核心牵引技术。而电力牵引技术的发展则可以说是逐步从19世纪八十年代的直流供电到20世纪初的三相交流电，再到20世纪五十年代的硅可控整流牵引，之后逐步过渡发展，发展历程基本可以总结为交直传动牵引、异步牵引和交流传动牵引。当下普遍应用的交流传动牵引有着电能反馈效率高、牵引控制便捷、转向架结构简单、牵引和制动效果好、防控转和防滑性功能完善等优势。国内在轨道交通发展方面起步较晚，直到1958年才正式制造出6Y1型电力机车，而车辆电力牵引技术发展历程则与国际发展历程基本一致。到今天，城市轨道车辆电力牵引技术的应用是以通信技术、控制技术和保障技术为基础的，全面保障了系统安全、稳定运行，协调城市轨道交通车辆的速度、控制与安全。

二、现代城市轨道交通车辆电气牵引技术应用现状

（一）电气牵引系统

电气牵引系统是电气牵引技术得以应用的基础。由于城市轨道交通车辆采取的是第三轨供电方式，对相应的电气牵引系统整体水平要求极高，必须在各个方面满足一定规范。在电气牵引系统中，电气牵引的恒定引力必须始终维持在一定范围内，通常其恒定牵引力为346kN，自然牵引力则为230.2kN。同时轨道交通车辆电氣牵引有着一定的条件限制，基本限制为牵引力应当受车辆载荷变化而有所变化，从而确保不同载荷状态的车辆始终处于额定牵引状态，保持轨道交通运输稳定可靠，防止不同载客峰谷时期出现车辆无法保持额定牵引状态的情况。另外为了防止电制动力对轨道车辆运行水平造成影响，应当确保电制动性质适宜，能够有效保障制动的速度。

（二）控制系统

在电气牵引技术的应用中，控制是最为关键的部分，可以说是保障整个城市轨道交通运输稳定、安全、可靠、高效的关键。当下轨道交通车辆电气牵引的控制是基于计算机控制系统，通过计算机网络技术、传感技术等，实现对车辆运行情况的实时监控，同时在控制中心便能通过信息化控制对整个轨道交通系统进行整体、局部控制，同时还能实现自检自控，最大限度地保障系统稳定运行。在网络紧密的轨道交通车辆电气牵引控制系统支持下，对车辆进行综合管控，能够确保城市轨道交通运输情况完全按照预期和规划实现，并能对其中有悖于规划和计划的部分进行调整与改善。

（三）主要元器件

在电气牵引技术的应用中，有三大元器件至关重要。其一为受电器。在滑触线上电流通过受电器传导至轨道交通车辆，故而受电器是电气牵引技术应用的基础和介质，其被安装在受电支架上，受电支架则安装在轨道交通车辆之上。随着车辆的运用，受电器上的碳刷在滑触线内移动，实现不间断供电，促使车辆稳定运行。受电器容量必须与导线容量相匹配，而且受电器往往有一定的标准规格，这就意味着当用一个受电器容量不足时，可以通过并接两个受电器的方式增加容量。受电器碳刷是由含铜碳基压而制成，具有坚韧耐压、导电性和润滑性良好的特性，能够满足城市轨道交通车辆牵引要求，不过在使用并磨损至一定程度后需要及时进行更换。其二为断路器。断路器在轨道交通车辆电气牵引控制中主要起紧急阻断作用。断路器可以降低制动分段的时间，在短时间内实现紧急制动，从而有效保障轨道交通运输安全，尤其在一些紧急情况中有着巨大应用优势。其三为接口电器。接口电器的优势在于匹配自由，能够实现对轨道交通车辆电气牵引系统各部分的有效连接，不过在使用过程中一定要确保匹配到位，同时电器质量足够好。

（四）交流式牵引电动机

交流牵引电动机在轨道交通车辆电气牵引控制中的作用毋庸置疑。随着现代城市轨道交通运输规模扩大，运行要求提高，相应的电动机牵引压力有所增大，必须不断优化和改善电动机，提升电动机稳定性。当下轨道交通车辆牵引控制中的交流时牵引电机基本上都是以IGBT逆变实现供电，这将有效取代原有电动机中的发热程序，能够满足电气牵引控制要求。

三、城市轨道交通车辆电气牵引发展前景

（一）平台化、网络化

随着互联网时代的到来，计算机网络技术对各行各业产生了巨大影响，其中轨道交通行业也大受影响，计算机网络技术与车辆牵引控制的结合已然是必然趋势。实际上就当前的情况来看，已经有不少厂商敏锐地嗅到了计算机网络技术的重要性，并在城市轨道交通车辆牵引控制中纷纷结合该技术，从而开发出具备网络功能的牵引控制系统，推动牵引控制的平台化、网络化发展。其中平台化指以互联网为基础，准确把握市场发展趋势，了解主要用户需求，从而利用平台优势，针对性地打造更能为用户提供优质服务的高效化牵引控制系统平台，进一步优化轨道交通车辆的牵引控制。

（二）信息化、智能化

城市轨道交通系统在近年来得以快速发展，对应的列车编组方式更为丰富多变，这使得轨道交通管理难度陡然增大。因为在未来的城市轨道交通车辆牵引控制中，不能再局限于速度、控制、安全等传统需求，而是要更多地考虑牵引控制的整体管理需求，必须构建高度自动化、智能化的牵引控制系统，合理规划城市轨道交通网络，基于信息监测、管理实现对车辆的合理牵引控制，智能化调整牵引速度。由此可见，未来轨道交通车辆的电气牵引技术必然会与信息技术、人工智能技术等相结合，从而基于重联控制信息、状态监视信息、状态诊断信息、逻辑控制信息等实现自动化、智能化牵引。

（三）模块化、标准化

不管是出于需求多样化考虑，还是出于平台化考虑，城市轨道交通车辆牵引控制必然将向模块化、标准化方向发展。将电气牵引技术融入标准化模块中，能过大幅提升电气牵引系统的稳定性、安全性与可靠性，同时能够有效控制成本。

四、结束语

综上可知，城市轨道交通运输事业的发展必然是以车辆电气牵引控制为重心，从而兼顾车辆运行的速度、安全、稳定与可靠。在信息化时代下，积极探索轨道交通车辆电气牵引技术与计算机网络技术的深度结合路径，是推动前者不断创新和完善的重要路径，同时也是不断提高城市轨道交通运输水平的关键。

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