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摘 要：交通运输行业的产业化发展，社会总体经济水平的大幅度提高，一方面夯实了城市轨道列车的发展基础，另一方面，人们对轨道列车的运行提出了更加严格的技术、安全要求。在此基础之上，本文从实践出发，对DC750牵引系统的集成技术进行了系统的探究。
关键词：电路结构；牵引逆变器；辅助供电系统
电力、电子技术在城镇轨道交通的大范围应用，不仅提升了车辆运行设计的专业难度，还在一定程度上使得机电一体的交通运输网络更加的复杂化。为此，管理单位应结合轨道牵引系统的实际应用情况，保证铁路运行方案设计的合理性，从而为有轨铁路的安全、稳定运行提供技术保障。
一、DC750型牵引系统的主要设计流程、电路结构及高压电源
1、DC750型牵引系统的主要设计流程
列车牵引系统的设计主要包括牵引配置、变流器配置等环节，与城铁运输系统的动力单元有着直接的关联。为此，通过集成设计提升牵引系统的动力是强化城铁轨道建设效率的重要基础。在进行牵引系统设计之前，应在全面收集铁道运行数据的基础上，确定城铁的车辆型号、编组等，保证铁道的安全运行。城铁牵引系统的设计包括：列车质量、载荷、转动惯量系数、车辆数目、加速性能要求、列车运行阻力公式、线路条件、动拖比等，计算得恒力矩阶段的牵引力、轴功率（非电机额定功率，而是电机峰值功率）等。在此基础之上，应根据线路限制等因素，对坡道起动开展校验工作。
2、牵引系统的供电制式与主电路结构
当前阶段，牵引系统的供电制式主要分为DC750与1500两种类型。集成系统一般运用动力分散的电路构架方式。牵引电机根据电机感应的类型不同主要有异步交流、直线感应、永磁同步等类型的电机。下面以DC750型供电制式为例，对牵引系统的动机配置进行简单的探讨：受开关与牵引逆变设备的容量限制，DC750型輸电网通常以一个逆变器带动两台电动机的电压配置方式。如北京的五号与十三号线路、武汉一号的轻轨列车。该种电路结构具有建设成本较高，变流设备的体积与重量大等问题，但对电机转向架轮径要求不高，能有效发挥粘着条件的优势，从而最大程度上发挥电机牵引作用力。DC750型电机设备的运行特点决定了当某一台电路变流器出现异常时，整个铁路轨道的动能并不会受到太多的负面影响。
3、牵引系统的高压电源设计
有轨列车的高压电源主要承担的牵引系统的供电与高压负载设备的电气连接、电力配置、设备接地等方面的工作。其中，电源的高压母线是保证列车供电安全的重要基础，是整个电源系统的基础电路。除此之外，第三轨电压的分流方式受电压影响，在轨道设置了母线短路器，对轨道的母线进行保护，降低设备失电问题发生的可能性。具体来讲，当城铁轨道进入全列贯通高压的模式时，列车的运行速度正常，但实际速率大于标准数值，第三轨道的电压能够利用集电靴与电车进行连接，保证列车的逆变器维持正常运转。当城铁轨道保持全列贯通高压的状态时，列车的功率大、行车速度高，第三轨道高压母线的流经电压较高。因此，母线电路的设定值较高，电源设备的外形与质量也需要相应的强化，这种情况下，通常会选用线径较大的母线。综合两种情况，应采用整体高压不贯通，但在部分车辆运行的列车段采用电压贯通的行车方案。
二、城铁牵引设备集成设计的技术要点
1、城铁牵引系统的逆变器
逆变器作为铁道牵引装置的核心部件，是控制轨道程序正常运转的关键点，逆变器的运行质量会对轨道通车质量产生直接的影响。与此同时，铁轨的运输能力、电力消耗量、运行效率等也与逆变器有着一定的关联。作为城铁牵引系统的关键技术要点，逆变器设备箱体部分的构成尽管有所差异，但逆变器的主体结构主要包括：充电电路、滤波电抗器、电压检测传感器、直流侧滤波电容、三相桥式逆变电路等。常见的逆变器设计要点主要包括：第一，电路构造与逆变器参数的确定。变流器的LGBT部件是牵引系统的核心原件，为此在进行模块设计时，要在保证LGBT设备输出能力的基础上，提升原件运行的安全性与可靠性。与此同时，一旦牵引电机出现过载的情况，将会引发逆变器过流问题。逆变器设计方案的参考数据不仅包括元件的额定容量与电流输出有效值，还应参考电力制动的实际情况，考虑LGBT原件与二极管在尖峰时期产生的电流。第二，逆变器的冷却。逆变器在进行主体结构设计时，要求具备一定的紧凑性，便于设备后期的装卸和维护。LGBT原件的绝缘封装能够简化冷却设备的安装，逆变器的冷却方式与其实际输出功率也有着密切的关系。一般而言，逆变器元件的冷却方式主要有自然冷却法、水冷却法、强迫风冷等几种方式。
2、牵引电机的技术设计要点
城市的铁路轨道交通系统使用的是异步式电机，该种电机的设计主要受轨道运行的牵引特点、设备安装方式以及传动比等因素的影响。常见的异步电机主要具备以下特点：首先，区别于干线铁路使用的牵引电机，不需要持续运行，因此其负载并不连续。同时，这种短期工作的模式，有时会使得电机过载，尤其是在电制动的状态下，电机的功率只是标称，巅峰时刻的功率远高于标称功率。牵引电机运行功率的过载倍数能够直接反映设备运行的间歇性特点，是衡量点击运行状态的关键指标；其次，电机的牵引特性与车辆轴重、起动平均加速度、制动平均减速度、平均技术速度等技术参数有密切的关系，不同的线路状况与车辆参数、异步牵引电机的牵引功率都不一样；第三，牵引电机一般安装自动通风装置，为轨道铁路工程的后期维修与设备安装提供了一定的便利；除此之外，无速度传感等新技术在牵引电机方案设计中的广泛应用，也为异步电机的发展指明了新的方向。
3、牵引系统的辅助供电设计
（1）辅助供电系统的结构设计
目前城轨列车辅助供电系统结构主要包括以下三种：1个单元装载1台辅助逆变器（SIV）的集中供电方式；1列车装载多台SIV、输出交叉供电或扩展供电的分散供电方式；多台SIV输出直接并联的并联供电方式。为满足某个SIV故障时的负载用电需求，集中供电式和分散供电式结构均需设置扩展供电电路。并联供电方式不需设置扩展供电电路，所有SIV的输出并联，要求每台SIV输出同电压、同相位、同频率。
（2）辅助供电系统的容量设计
牵引系统的辅助供电设备应在满足列车负载电力容量需求的基础上，预留一定的冗余量。一般情况下，辅助供电的电容量应该为实际总负载容量的百分之一百四十左右。与此同时，辅助供电系统不仅需要满足电车的正常供电需求，还应综合考虑逆变器故障时，对辅助供电设备的负载需求。对采用集中供电方式或分散供电方式的的辅助电源系统，SIV输出容量必须考虑在其中一台SIV故障的情况下，正常SIV能够给全列车或基本负载供电。基本负载是指车辆切除一半空调压缩机负载后的全部负载。
结语：城市轨道的牵引集成系统是控制城铁车辆运行质量的技术要点，也是城镇交通设施建设的重要基础。为保证DC750设计的合理性与科学性，在进行实际的技术引进时，不仅需要完整的理论体系与动车的设计经验，还应该结合相应的技术标准、运行数据，来进行牵引系统的设计。在此基础上，结合电力技术与牵引技术，打造多元化的发展平台，实现我国城镇交通系统的现代化发展，是当前阶段交通运输产业发展的重要方向。
参考文献：
[1]盛蓉蓉.可用于DC750V及DC1500V系统的牵引变电所设计[J].城市轨道交通研究，2015，18（7）；
[2]赵海军，张云太，刘斌.介于铁路与地铁之间的市域轨道交通--DC3000V牵引供电制式探讨[C]//2015中国.2015.
关键词：电路结构；牵引逆变器；辅助供电系统
电力、电子技术在城镇轨道交通的大范围应用，不仅提升了车辆运行设计的专业难度，还在一定程度上使得机电一体的交通运输网络更加的复杂化。为此，管理单位应结合轨道牵引系统的实际应用情况，保证铁路运行方案设计的合理性，从而为有轨铁路的安全、稳定运行提供技术保障。
一、DC750型牵引系统的主要设计流程、电路结构及高压电源
1、DC750型牵引系统的主要设计流程
列车牵引系统的设计主要包括牵引配置、变流器配置等环节，与城铁运输系统的动力单元有着直接的关联。为此，通过集成设计提升牵引系统的动力是强化城铁轨道建设效率的重要基础。在进行牵引系统设计之前，应在全面收集铁道运行数据的基础上，确定城铁的车辆型号、编组等，保证铁道的安全运行。城铁牵引系统的设计包括：列车质量、载荷、转动惯量系数、车辆数目、加速性能要求、列车运行阻力公式、线路条件、动拖比等，计算得恒力矩阶段的牵引力、轴功率（非电机额定功率，而是电机峰值功率）等。在此基础之上，应根据线路限制等因素，对坡道起动开展校验工作。
2、牵引系统的供电制式与主电路结构
当前阶段，牵引系统的供电制式主要分为DC750与1500两种类型。集成系统一般运用动力分散的电路构架方式。牵引电机根据电机感应的类型不同主要有异步交流、直线感应、永磁同步等类型的电机。下面以DC750型供电制式为例，对牵引系统的动机配置进行简单的探讨：受开关与牵引逆变设备的容量限制，DC750型輸电网通常以一个逆变器带动两台电动机的电压配置方式。如北京的五号与十三号线路、武汉一号的轻轨列车。该种电路结构具有建设成本较高，变流设备的体积与重量大等问题，但对电机转向架轮径要求不高，能有效发挥粘着条件的优势，从而最大程度上发挥电机牵引作用力。DC750型电机设备的运行特点决定了当某一台电路变流器出现异常时，整个铁路轨道的动能并不会受到太多的负面影响。
3、牵引系统的高压电源设计
有轨列车的高压电源主要承担的牵引系统的供电与高压负载设备的电气连接、电力配置、设备接地等方面的工作。其中，电源的高压母线是保证列车供电安全的重要基础，是整个电源系统的基础电路。除此之外，第三轨电压的分流方式受电压影响，在轨道设置了母线短路器，对轨道的母线进行保护，降低设备失电问题发生的可能性。具体来讲，当城铁轨道进入全列贯通高压的模式时，列车的运行速度正常，但实际速率大于标准数值，第三轨道的电压能够利用集电靴与电车进行连接，保证列车的逆变器维持正常运转。当城铁轨道保持全列贯通高压的状态时，列车的功率大、行车速度高，第三轨道高压母线的流经电压较高。因此，母线电路的设定值较高，电源设备的外形与质量也需要相应的强化，这种情况下，通常会选用线径较大的母线。综合两种情况，应采用整体高压不贯通，但在部分车辆运行的列车段采用电压贯通的行车方案。
二、城铁牵引设备集成设计的技术要点
1、城铁牵引系统的逆变器
逆变器作为铁道牵引装置的核心部件，是控制轨道程序正常运转的关键点，逆变器的运行质量会对轨道通车质量产生直接的影响。与此同时，铁轨的运输能力、电力消耗量、运行效率等也与逆变器有着一定的关联。作为城铁牵引系统的关键技术要点，逆变器设备箱体部分的构成尽管有所差异，但逆变器的主体结构主要包括：充电电路、滤波电抗器、电压检测传感器、直流侧滤波电容、三相桥式逆变电路等。常见的逆变器设计要点主要包括：第一，电路构造与逆变器参数的确定。变流器的LGBT部件是牵引系统的核心原件，为此在进行模块设计时，要在保证LGBT设备输出能力的基础上，提升原件运行的安全性与可靠性。与此同时，一旦牵引电机出现过载的情况，将会引发逆变器过流问题。逆变器设计方案的参考数据不仅包括元件的额定容量与电流输出有效值，还应参考电力制动的实际情况，考虑LGBT原件与二极管在尖峰时期产生的电流。第二，逆变器的冷却。逆变器在进行主体结构设计时，要求具备一定的紧凑性，便于设备后期的装卸和维护。LGBT原件的绝缘封装能够简化冷却设备的安装，逆变器的冷却方式与其实际输出功率也有着密切的关系。一般而言，逆变器元件的冷却方式主要有自然冷却法、水冷却法、强迫风冷等几种方式。
2、牵引电机的技术设计要点
城市的铁路轨道交通系统使用的是异步式电机，该种电机的设计主要受轨道运行的牵引特点、设备安装方式以及传动比等因素的影响。常见的异步电机主要具备以下特点：首先，区别于干线铁路使用的牵引电机，不需要持续运行，因此其负载并不连续。同时，这种短期工作的模式，有时会使得电机过载，尤其是在电制动的状态下，电机的功率只是标称，巅峰时刻的功率远高于标称功率。牵引电机运行功率的过载倍数能够直接反映设备运行的间歇性特点，是衡量点击运行状态的关键指标；其次，电机的牵引特性与车辆轴重、起动平均加速度、制动平均减速度、平均技术速度等技术参数有密切的关系，不同的线路状况与车辆参数、异步牵引电机的牵引功率都不一样；第三，牵引电机一般安装自动通风装置，为轨道铁路工程的后期维修与设备安装提供了一定的便利；除此之外，无速度传感等新技术在牵引电机方案设计中的广泛应用，也为异步电机的发展指明了新的方向。
3、牵引系统的辅助供电设计
（1）辅助供电系统的结构设计
目前城轨列车辅助供电系统结构主要包括以下三种：1个单元装载1台辅助逆变器（SIV）的集中供电方式；1列车装载多台SIV、输出交叉供电或扩展供电的分散供电方式；多台SIV输出直接并联的并联供电方式。为满足某个SIV故障时的负载用电需求，集中供电式和分散供电式结构均需设置扩展供电电路。并联供电方式不需设置扩展供电电路，所有SIV的输出并联，要求每台SIV输出同电压、同相位、同频率。
（2）辅助供电系统的容量设计
牵引系统的辅助供电设备应在满足列车负载电力容量需求的基础上，预留一定的冗余量。一般情况下，辅助供电的电容量应该为实际总负载容量的百分之一百四十左右。与此同时，辅助供电系统不仅需要满足电车的正常供电需求，还应综合考虑逆变器故障时，对辅助供电设备的负载需求。对采用集中供电方式或分散供电方式的的辅助电源系统，SIV输出容量必须考虑在其中一台SIV故障的情况下，正常SIV能够给全列车或基本负载供电。基本负载是指车辆切除一半空调压缩机负载后的全部负载。
结语：城市轨道的牵引集成系统是控制城铁车辆运行质量的技术要点，也是城镇交通设施建设的重要基础。为保证DC750设计的合理性与科学性，在进行实际的技术引进时，不仅需要完整的理论体系与动车的设计经验，还应该结合相应的技术标准、运行数据，来进行牵引系统的设计。在此基础上，结合电力技术与牵引技术，打造多元化的发展平台，实现我国城镇交通系统的现代化发展，是当前阶段交通运输产业发展的重要方向。
参考文献：
[1]盛蓉蓉.可用于DC750V及DC1500V系统的牵引变电所设计[J].城市轨道交通研究，2015，18（7）；
[2]赵海军，张云太，刘斌.介于铁路与地铁之间的市域轨道交通--DC3000V牵引供电制式探讨[C]//2015中国.2015.