軌道車輛牽引傳動技術的發展
科技專論
作者：徐文峰
【摘要】牽引傳動技術是軌道車輛的核心技術之一，牽引傳送技術的發展推動了機車車輛技術的進步，是衡量一個國家軌道車輛技術水平的重要標誌。本文對軌道車輛的牽引傳動係統進行了簡單介紹，從電力電子器件的角度論述了軌道車輛牽引傳動係統的發展概況。
【關鍵詞】電力機車；牽引傳動係統；發展
隨著社會的進步和經濟水平的提高，對軌道車輛的運輸能力提出了更高的要求。軌道車輛的牽引傳動技術是軌道車輛的核心技術之一，是保證與提升軌道車輛的技術性能的重要基礎。牽引傳動技術的發展，推進了軌道車輛的技術總體進步。擁有先進、可靠的牽引傳動技術已經成為衡量一個國家的軌道車輛技術水平的重要標誌之一。
一、軌道車輛牽引傳動係統的簡介
軌道車輛的牽引傳動係統的基本任務是通過電能和機械能的相互轉換，對轉動裝置進行調速或位置控製。牽引傳動技術的發展目的在於改善軌道車輛的牽引和製動性能，提高整個車輛係統工作可靠性和能源使用效率，降低能耗，盡量避免對電網的汙染，有效的降低運行成本，滿足運營需求。
根據采用的驅動電機，牽引傳動係統可分為采用直流牽引電動機的直流傳動和采用交流牽引電動機的交流傳送。直流牽引電動機的轉速易於控製，調節過程平緩，在變速傳動領域得到了較為廣泛的應用。但是，機械換向器和電刷等的存在，結構比較複雜，極大程度地限製了直流電動機調速控製技術的發展，實現高性能、寬範圍的調速控製的難度很高。電力電子器件、微電子處理器以及相關控製理論的發展，脈衝寬度調製技術（PWM）、矢量控製技術、直接轉矩控製技術等一係列關鍵技術突破，促進了交流電動機在軌道車輛上的得到了推廣應用。與傳統的交-直流傳動相比，交流傳動技術具有以下優勢：
（1）交流傳動軌道列車的牽引功率比較高，目前輪周功率最大可達1600kw～1800kW，製動功率可以達到額定牽引功率的水平，粘著係數為0.35～0.45，恒功率範圍寬，能夠很好的適應於高速、重載等困難牽引要求。
（2）四象限脈衝整流技術的采用，大大提高了電網側的的功率因數，有效的減少接觸網電流，提高資源利用效能，實現軌道車輛係統的綠色低碳化。
（3）交流傳動軌道車輛無換向器，結構簡單，重量輕，維修保養也比較方便，維護維修費用不到相控軌道車輛的一半，運用成本也降低了30%。
（4）交流傳動係統減少諧波含量，等效幹擾電流Jp值僅為2A，很大程度的減少了對通信信號的電磁幹擾。
二、軌道車輛牽引傳動係統的發展
牽引傳動技術的發展與電力電子器件的進步密切相關。每當新一代電力電子器件的誕生，牽引傳動技術往往都會掀起一場革命浪潮。
自從20世紀60年代器，電子開關器件得到了迅速的發展，由晶體管（SCR）、電力晶體管（GRT）、晶閘管（GTO）、集成門極換流晶閘管（IGCT）到絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。提高了電子開關的工作電壓、電流以及關斷頻率，降低了功耗，促進了牽引傳動係統的發展。