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[摘要]随着我国经济发展,城市人口不断增加,城市建设步伐不断加快,城市交通压力越来越大。为了缓解城市交通压力,建设地铁列车是一种最为有效的解决措施。地铁列车的牵引系统是地铁列车最重要的核心部件,为地铁列车的正常运行起着至关重要的作用。地铁列车的牵引系统由电能驱动,满足地铁列车的牵引与制动。本文主要就南京地铁牵引系统进行分析,并对其运行进行了微探。
[关键词]地铁列车;牵引系统;运用实践
1、地铁列车的牵引系统概述
1.1力学分析
地铁列车在运行过程当中会由于各种外力的影响,导致其实际运行发生变化,现对其进行力学分析,将地铁列车所受到的各种外力设为合力G,做如下力学分析:
如果G>0,则地铁列车呈加速运行状态;
如果G<0,则地铁列车呈减速运行状态;
如果G=0,则地铁列车保持静止或者保持匀速运行状态。
将作用于地铁列车上的力进行划分可以分为三种,分别为:
牵引力:列车运行的主要动力,并且可以进行控制;
制动力:与列车运行方向相反的力,可以进行控制,可以通过施加使列车运行的速度刚氐或者停止。
阻力:列车在运行过程当中所产生的一种与列车运行方向相反的力,—般是不可控制的;
这三种力是影响到列车运行的最主要的外力,一般最多只能同时存在两种力。
1.2牵引系统牵引力分析
牵引电机的转矩主要是通过输出轴进行转动,列车最终获得扭矩M,示意图如图一所示。假设如果可以让车辆离开钢轨,那么扭矩将作为内力矩,因此只有车轮发生转动,但是不能保证车轮能够进行平衡运动。在车辆与钢轨接触并产生压力时,车轮与钢轨之间就可以产生力F,F会引起钢轨与车轮之间的反作用力Fk,这也是在列车进行平移运动时所产生的外力,示意图如图二所示。这种力也是一种由于车轮运动,钢轨在列车运行当中沿着列车运行的反方向施加于车轮上的切向外力,这个力Fk就是列车的轮周牵引力,也就是列车牵引力。
2、地铁列车的牵引系统设备组成
一般来说,列车的牵引系统主要由VVVF牵引逆变器、受电弓、牵引控制单元DCU、高速断路器HSCB、制动电阻、以及司控器等组成。
2.1VVVF牵引逆变器
该设备主要是在牵引当中可以通过对于内部的1GBT模块的控制,使其发生通断,从而产生三相交流电提供给牵引电机使用。一般在通电制动时,VVVF牵引逆变器将电机产生的交流电转换为直流电,然后反馈给电网和制动电阻。
2.2受电弓
该设备主要是可以在接触网中获得1500V的直流电,然后将其转换为交流电,从而实现列车的制动以及列车上其他设备的供电。受电弓结构示意图如图三所示。
2.3牵引控制单元DCU
该设备可以将列车控制系统当中所下达的指令进行信号转换,变为VVVF逆变器可以使用的信号,然后实现对VVVF逆变器以及牵引电机的调节和控制,另外可以对其产生一定的保护作用。
2.4高速断路器HSCB
该设备主要是作为一个开关设备,用以进行低压高压控制。它能够觌将电网和列车上的高压设备的区分,然后当电路发生问题时,可以迅速的发现并采取措施保护设备。
2.5制动电阻
该设备主要是用于在牵引系统的通电制动过程当中,能够对于供电网路与列车的安全提供保护作用。如果在进行通电制动过程当中发生了电能过载,那么制动电阻就会发挥作用,将多余的电能转化为热能,然后在制动电阻上进行消耗。通过这样的方式实现保护,否则将由于电压过高造成危险。
2.6司控器
该设备是列车的控制器,可以通过对控制电路的低压电气的控制来实现对于主电路上的设备的控制,因此司控器是用来控制整个列车运行的核心控制器。—般在司机控制器的主面板上设有两种操作模式,分别为控制手柄与换向手柄。
3、列车牵引系统运用微探分析
在地鐵列车的牵引系统当中存在有各种监控设施,如果牵引系统出现问题,监控设施发现了以后就会及时切断牵引的指令线路,从而使列车的牵引停止。列车的牵引制动主要通过受电弓作为载体,连接到接触网,然后将电网当中的电能传递给牵引系统当中。逆变器则是将1500V的直流电压转变为三相交流电压,实现感应电机的驱动。逆变器主要是由IPM模块组成,然后实现变压操作与变频操作,同时逆变器能够实现对于感应电机的控制,从而可以对转速进行调整,这样就可以让地铁列车的速度能够进行自由调节。另外,它还可以一系列的操作,例如牵引以及制动等。其优势在于可以不通过电路的转换,直接对滑差频率以及输出的相序进行控制。
结语:
随着近些年我国的交通压力逐渐增大,我国许多主要城市已经建立了城市轨道交通系统,南京作为我国的主要城市之一,城市轨道交通已经发展运行了多年。列车牵引系统是其最主要的核心技术,我国的城市轨道交通系统在发展当中已经基本掌握了地铁列车牵引系统的技术,相信在不久的未来,随着轨道交通的发展,牵引技术必将更上一层楼。
[关键词]地铁列车;牵引系统;运用实践
1、地铁列车的牵引系统概述
1.1力学分析
地铁列车在运行过程当中会由于各种外力的影响,导致其实际运行发生变化,现对其进行力学分析,将地铁列车所受到的各种外力设为合力G,做如下力学分析:
如果G>0,则地铁列车呈加速运行状态;
如果G<0,则地铁列车呈减速运行状态;
如果G=0,则地铁列车保持静止或者保持匀速运行状态。
将作用于地铁列车上的力进行划分可以分为三种,分别为:
牵引力:列车运行的主要动力,并且可以进行控制;
制动力:与列车运行方向相反的力,可以进行控制,可以通过施加使列车运行的速度刚氐或者停止。
阻力:列车在运行过程当中所产生的一种与列车运行方向相反的力,—般是不可控制的;
这三种力是影响到列车运行的最主要的外力,一般最多只能同时存在两种力。
1.2牵引系统牵引力分析
牵引电机的转矩主要是通过输出轴进行转动,列车最终获得扭矩M,示意图如图一所示。假设如果可以让车辆离开钢轨,那么扭矩将作为内力矩,因此只有车轮发生转动,但是不能保证车轮能够进行平衡运动。在车辆与钢轨接触并产生压力时,车轮与钢轨之间就可以产生力F,F会引起钢轨与车轮之间的反作用力Fk,这也是在列车进行平移运动时所产生的外力,示意图如图二所示。这种力也是一种由于车轮运动,钢轨在列车运行当中沿着列车运行的反方向施加于车轮上的切向外力,这个力Fk就是列车的轮周牵引力,也就是列车牵引力。
2、地铁列车的牵引系统设备组成
一般来说,列车的牵引系统主要由VVVF牵引逆变器、受电弓、牵引控制单元DCU、高速断路器HSCB、制动电阻、以及司控器等组成。
2.1VVVF牵引逆变器
该设备主要是在牵引当中可以通过对于内部的1GBT模块的控制,使其发生通断,从而产生三相交流电提供给牵引电机使用。一般在通电制动时,VVVF牵引逆变器将电机产生的交流电转换为直流电,然后反馈给电网和制动电阻。
2.2受电弓
该设备主要是可以在接触网中获得1500V的直流电,然后将其转换为交流电,从而实现列车的制动以及列车上其他设备的供电。受电弓结构示意图如图三所示。
2.3牵引控制单元DCU
该设备可以将列车控制系统当中所下达的指令进行信号转换,变为VVVF逆变器可以使用的信号,然后实现对VVVF逆变器以及牵引电机的调节和控制,另外可以对其产生一定的保护作用。
2.4高速断路器HSCB
该设备主要是作为一个开关设备,用以进行低压高压控制。它能够觌将电网和列车上的高压设备的区分,然后当电路发生问题时,可以迅速的发现并采取措施保护设备。
2.5制动电阻
该设备主要是用于在牵引系统的通电制动过程当中,能够对于供电网路与列车的安全提供保护作用。如果在进行通电制动过程当中发生了电能过载,那么制动电阻就会发挥作用,将多余的电能转化为热能,然后在制动电阻上进行消耗。通过这样的方式实现保护,否则将由于电压过高造成危险。
2.6司控器
该设备是列车的控制器,可以通过对控制电路的低压电气的控制来实现对于主电路上的设备的控制,因此司控器是用来控制整个列车运行的核心控制器。—般在司机控制器的主面板上设有两种操作模式,分别为控制手柄与换向手柄。
3、列车牵引系统运用微探分析
在地鐵列车的牵引系统当中存在有各种监控设施,如果牵引系统出现问题,监控设施发现了以后就会及时切断牵引的指令线路,从而使列车的牵引停止。列车的牵引制动主要通过受电弓作为载体,连接到接触网,然后将电网当中的电能传递给牵引系统当中。逆变器则是将1500V的直流电压转变为三相交流电压,实现感应电机的驱动。逆变器主要是由IPM模块组成,然后实现变压操作与变频操作,同时逆变器能够实现对于感应电机的控制,从而可以对转速进行调整,这样就可以让地铁列车的速度能够进行自由调节。另外,它还可以一系列的操作,例如牵引以及制动等。其优势在于可以不通过电路的转换,直接对滑差频率以及输出的相序进行控制。
结语:
随着近些年我国的交通压力逐渐增大,我国许多主要城市已经建立了城市轨道交通系统,南京作为我国的主要城市之一,城市轨道交通已经发展运行了多年。列车牵引系统是其最主要的核心技术,我国的城市轨道交通系统在发展当中已经基本掌握了地铁列车牵引系统的技术,相信在不久的未来,随着轨道交通的发展,牵引技术必将更上一层楼。