城轨车牵引系统设计探究

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1、城轨车牵引系统设计探究摘要：牵引传动系统是城市轨道交通车辆的核心技术、是保证车辆能在一定速度等级下平稳运行的关键部分，牵引系统性能的优劣关系到列车性能是否满足客户及实际线路的要求。文章结合某城市城轨车牵引系统的设计研究，介绍了城轨车辆的牵引传动系统特性设计方法，分析了牵引部件的选型原则。关键词：城轨车；牵引系统；牵引特性设计方法；部件选型中图分类号:U224文献标识码：A文章编号:1009-2374(2014)08-0099-031概述一般来说城轨车辆系统包括六大子系统技术。这六大子系统技术分别是：牵引系统集成技术、制动系统

2、技术、网络控制系统技术、旅客信息系统技术和车辆走行系统技术。这些子系统既相互独立又互相关联，在这些系统技术中，牵引传动系统是城市轨道交通车辆的核心技术、是保证车辆能在一定速度等级下平稳运行的关键部分，也是其他系统技术发挥性能的有力保障。牵引系统性能的优劣关系到列车性能是否满足客户及实际线路的要求。本文结合某城市城轨车牵引系统的设计研究，介绍了城轨车辆的电传动系统特性设计方法，分析了牵引设备的选型原则。目前，我国的轨道交通供电系统采用的供电制式有两种，直流750V和直流1500V,由于供电制式的不同，其牵引系统的设计也不尽相同

3、，本文重点以直流1500V供电的B2型4动2拖6辆编组的城轨车牵引系统为例进行说明。2车辆概述列车的基本配置为6辆车编组，整列车采用4动2拖的动力编组型式：二Tc*Mp*M*M*Mp*Tc二（其中：Tc：有司机室的拖车，M：无司机室的动车，Mp：无司机室带受电弓的动车）。列车由两个牵引单元组成，每个牵引单元由1辆拖车和2辆动车组成，列车编组示意图见图1-1所示。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。列车编组如图1所示。图1列车编组示意图2.1车辆基本技术条件本文研究的列车为四动两拖的车辆编组形式，

4、每辆动车有两个动力转向架，每个动力转向架安装一根动轴，列车在超员AW3情况下总质量为326t、超员AW2情况下的总重量为290t、自重AWO情况下的总重量为202t；列车新轮轮径为840mm、半磨耗轮径为805mm（用于性能计算）、全磨耗轮径为770mmo2.2列车的动力性能列车在超员AW2情况下，在平直干燥轨道上，车轮为半磨耗状态，额定供电电压DC1500V时，最高运行速度为80km/h,设计速度为90km/h,牵引平均加速度为:列车从0加速到40km/h：21.0m/s2；列车从0加速到80km/h：20.6m/s2。列

5、车在超员AW2情况下,在平直干燥轨道上，车轮为半磨耗状态，额定供电电压DC1500V时，制动平均减速度为:常用制动:Ml・lm/s2；快速制动：^1.2m/s2o紧急制动平均减速度：21.加/s2。2.3列车的阻力性能列车阻力分为基本阻力和附加阻力，基本阻力为列车在平直道上牵引运行时的阻力，附加阻力为列车在坡道上、曲线上、隧道里及起动时所增加的阻力。列车运行基本阻力经验公式：(1)式中：M列车总质量v——列车速度坡道阻力：列车运行基本阻力+由列车重力产生的沿坡道斜面分力。3电气牵引系统特性设计牵引/电制动特性是列车电传动系统

6、的基本特性，牵引传动系统的总体设计思路是以列车的总体技术性能指标为依据，计算牵引系统各设备的容量，根据质量性能指标对所计算出的设备容量进行修改。设计流程如图2所示。图2牵引系统设计流程图2.1牵引特性根据列车牵引理论，列车的牵引力为：(2)其中，，v为列车车速，y为回转质量系数通常取1.05,i0为齿轮传动比，T1为传动效率，R为动轮直径。根据列车的启动加速度的要求，在实际的牵引系统设计过程中，先由经验值确定出齿轮传动比代入式(2)可以求出列车的最小启动牵引力，进而可以去定出列车的轮周牵引功率、电机的总输出功率及电机转矩。整

7、车轮周功率Pt为：(3)牵引电机总输出功率P(含整车全部电机的总功率)为:(4)牵引电机总输出转矩Tt为：(5)r为驱动轮滚动半径。图3列车的牵引制动特性曲线图列车在超员载重AW2,车轮为半磨耗状态，额定供电电SDC1500V情况下的牵引特性如图3,图中分别给出了在平直干燥轨道上全动力时、丧失四分之一动力时、丧失二分之一动力时、丧失四分之三动力的牵引力曲线及平直干燥轨道上阻力和35%。坡道上阻力曲线。3.2制动特性列车在超员载重AW2,车轮为半磨耗状态，额定供电电压DC1500V情况下的制动特性如图3,图中分别给出了在平直干

8、燥轨道上全制动力时、丧失四分之一制动力时、丧失二分之一制动力时、丧失四分之三制动力时的电制动曲线。4牵引传动系统组成及选型原则2.1牵引系统构成城轨列车牵引系统包括的主要电气部件有高速断路器、熔断器、线路接触器、逆变器、牵引电机、制动电阻、齿轮箱及联轴节、接地装置等设备。图4为牵引主电路的