轨道交通车辆牵引系统特点及发展方向
浅谈轨道交通车辆牵引系统特点及发展方向_轨道交通车辆牵引系统的工作原理
浅谈轨道交通车辆牵引系统特点及发展方向_轨道交通车辆牵引系统的工作原理摘要：随着地铁车辆的快速发展，本文主要简析了城市轨道车辆所采用牵引系统的技术特点及其发展方向。
关键词：轨道交通；牵引系统；技术发展与其他城市交通工具相比，地铁具有高效、节能、安全、舒适等优点，大大改善了城市交通状况与城市布局。
与此同时为满足上述功能，对车辆的可靠性、乘客舒适度及其它性能要求越来越高，而作为车辆的核心牵引系统在其中的作用就显得尤为重要，本文主要对其特点及发展方向进行了阐述。
1.牵引逆变器的发展1.1车辆用IGBT逆变器的应用随着功率电力电子器件的更新与发展，GTO开关元件逐步退出了在轨道交通的舞台，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）逐步崛起，尤其是进入21世纪以来，绝缘栅双极型晶体管模块获得迅速发展，如适用城市750V和1500V网压下运行的轨道车辆采用的电压等级1700V和3300V、电流等400～2400A的绝缘栅双极型晶体管模块已是批量生产、性能稳定的成熟产品；在干线机车、动车上应用的电压等级已提高到4500V和6500V、电流等级为900A和600A的绝缘栅双极型晶体管也已应用于DC3000V和AC16Hz、15kV及50Hz、25kV供电网压下。
目前绝缘栅双极型晶体管模块已成为轨道车辆上选用的主流品。
IGBT模块能获得如此广泛应用是由于其具有卓越的性能，主要体现在：1）开关损耗小，允许有较高的开关频率；2）吸收电路小型化，结合层压低感母线可实现无吸收电路；3）属电压型驱动，驱动电路功率较低，开关转换均匀，有效实现抗短路自保护能力；4）绝缘式模块便于组装，散热器设计灵活，简化了变流装置的结构；5）模块的结构与材料的改进使其满足牵引对热交变载工况所提的要求；6）并联简单使装置的功率易于标定系列化等。
采用绝缘栅双极型晶体管构成的牵引逆变器相比于使用GTO的前辈，具有体积小、重量轻、效率高且性能好的优点。
1.2 无吸收电路式逆变器在轨道车辆上要求结构紧凑、重量轻和体积小的装置，采用绝缘式绝缘栅双极型晶体管模块比那些非绝缘式的GTO器件就更能体现出满足这一要求的特点。
地铁列车永磁同步牵引系统的应用与研究
地铁列车永磁同步牵引系统的应用与研究大连地铁集团有限公司辽宁大连116001摘要：随着轨道交通的快速发展，当前在国内外许多国家都使用了永磁同步牵引系统，这也充分地说明了该系统的优势，要想更好地应用永磁同步牵引系统，就应当进行全面地分析和研究，才能更好地使用，进而全面提高地铁列车的运行安全，促进相关技术不断发展和创新。
关键词：地铁列车；永磁同步；牵引系统；应用；分析随着我国经济的腾飞，促进了社会的不断发展，在社会快速发展的过程中，加快了我国的城市化发展进程，就目前的情况来看，城市道路交通面临着巨大压力，在这样的情况下城市轨道交通的发展，有效地缓解了城市交通压力。
当前我国已经进入了城市轨道交通快速发展时期，许多城市都建成了城市轨道交通系统，城市轨道交通虽然有效地缓解了城市交通问题，但其运营压力也越来越大，所承担的任务也在不断加重，尤其在国家碳达峰、碳中和重大战略决策部署背景下又对城市轨道交通系统提效节能方面提出了新的要求。
为了更好地实现可持续发展，，地铁车辆使用永磁同步牵引系统，就具有非常明显的优势了，其结构比较简单，响应速度非常快，能够更好地满足轨道交通环保绿色和安全可靠的发展趋势要求，同时也是行业和未来技术的主要发展方向，所以因此受到了广泛关注。
随着永磁材料性能不断地优化提升，相关的控制算法也在不断地优化，这很大程度地促进了该系统的广泛应用，进而成为了牵引系统的主要发展方向。
永磁同步牵引系统具有高效率和低速大扭矩的优势，还有节能和低噪音的特点，在实际使用中整车可以节能 10% - 30%，可以提高效率 3%- 4%。
基于这些使用优势，应当对该系统进行充分地研究，才能更好地应用。
1优势分析永磁同步系统在品质和控制特性方面有非常显著的优势，主要体现在以下几个方面。
1.1 轻量化优势分析随着技术的发展创新，部件小型化和轻量化是未来发展的必然趋势，地铁列车如果可以做到整车的小型化、轻量化，就可以减小运行风阻，很大程度地降低损耗。
有轨电车的各项技术特征
有轨电车的各项技术特征有轨电车是一种运用于城市轨道交通的交通工具，是由一列或多列联结起来的运载车辆组成的交通系统。
它具有以下几项技术特征：1.轨道布线：有轨电车需要在城市中建设专用的轨道，以便电车沿着规定的路线行驶。
轨道布线一般都是固定的，通常是在道路中间或者旁边建设，不受其他车辆的影响。
这样可以改善交通拥堵，提供稳定的运输服务。
2.供电系统：有轨电车的供电系统一般采用架空线供电或地下供电。
架空线供电是指在轨道旁设置电线杆，并悬挂电线，通过接触网将电能传输到电车上。
地下供电则是把电线埋入地下，通过接触地下的电板将电能传输到电车上。
供电系统需要具备安全、稳定、高效等特点。
3.牵引系统：有轨电车的牵引系统是指用以驱动电车的力传动系统。
常见的牵引系统包括直流电机牵引、交流电机牵引和混合动力牵引。
直流电机牵引系统采用直流电机进行传动，经过变流器将交流电转化为直流电供电。
交流电机牵引系统直接使用交流电进行传动。
混合动力牵引系统则是将内燃机引擎和电机进行结合，通过混合动力传动系统实现牵引。
4.车辆控制系统：有轨电车的车辆控制系统包括车载控制系统和线路控制系统。
车载控制系统主要是控制电车的牵引、制动、转向等操作，通过控制电车的运动来完成车辆的控制。
线路控制系统主要是控制轨道的供电、信号灯的控制、道岔的操作等，确保电车能够安全、顺畅、准时地行驶。
5.乘客信息系统：为提高运营质量和乘客的出行体验，有轨电车通常会配备乘客信息系统。
这些系统包括车内电子显示屏显示车辆信息和到站信息，车厢内的广播系统播报乘客信息等。
乘客可以通过这些系统获取车辆到站时间、站点信息、换乘指引等，提高出行效率和便利性。
总的来说，有轨电车具有固定轨道布线、供电系统、牵引系统、车辆控制系统和乘客信息系统等特征，这些特征使得有轨电车成为一种安全、快速、环保的城市轨道交通工具，可以有效减少交通拥堵，提供高效的城市运输服务。
浅谈轨道交通车辆牵引控制现状与发展
浅谈轨道交通车辆牵引控制现状与发展轨道交通车辆牵引控制是指在轨道交通系统中，通过控制车辆的牵引力和制动力来实现列车的运行控制和调度。
随着城市化进程的加快和交通需求的增加，轨道交通系统成为了城市重要的交通方式之一。
在过去的几十年里，轨道交通车辆牵引控制技术已经取得了长足的进步，但在发展过程中也面临着一些挑战和问题。
本文将从技术现状和发展趋势两方面对轨道交通车辆牵引控制进行探讨。
一、技术现状1.传统牵引控制技术传统的轨道交通车辆牵引控制技术采用的是直流电动机和交流电动机，通过控制电动机的电流来实现对车辆的牵引力和制动力的调节。
这种技术在功率密度和调速范围上都有一定的局限性，同时由于电动机本身的复杂性，系统的可靠性和维护成本也较高。
随着功率半导体技术的不断发展，变频技术已经成为了轨道交通车辆牵引控制的主流技术之一。
变频技术通过对电动机的电压和频率进行控制，可以实现对车辆牵引力和制动力的精准调节，同时也能够满足不同运行工况下的需求。
相比传统技术，变频技术具有体积小、重量轻、响应速度快等优势，为轨道交通车辆的运行效率和可靠性提供了有力支持。
随着环保意识的提升和新能源技术的不断成熟，新能源牵引控制技术也逐渐受到关注。
电动车辆、氢燃料电池车辆、超级电容快充车辆等新能源技术的应用，为轨道交通车辆的牵引控制提供了更多的选择空间。
这些新技术不仅能够降低列车的运行噪音和排放，而且还可以大大提高能源利用率，为城市轨道交通的可持续发展贡献力量。
二、发展趋势1.智能化随着信息技术的飞速发展，轨道交通车辆牵引控制系统正朝着智能化的方向不断演进。
智能化技术可以通过数据分析、运算模型等手段，实现对列车运行状态的实时监测和预测，为列车的牵引控制提供更精准的支持。
智能化技术还可以实现列车间的通信和协同，提高列车的运行效率和安全性。
2.集成化随着轨道交通系统规模的扩大和运营的复杂性增加，对车辆牵引控制系统的要求也在不断提高。
为了应对这一挑战，集成化技术已经成为了未来发展的重要方向之一。
浅谈轨道交通车辆牵引控制现状与发展
浅谈轨道交通车辆牵引控制现状与发展轨道交通车辆牵引控制是指控制车辆在运行过程中的加速、减速、制动等动作，保证车辆在运行过程中的平稳、舒适和安全。
随着城市化进程的加快，轨道交通成为城市交通的主要方式之一。
在轨道交通车辆的牵引控制领域，国内外都进行了大量的研究和实践，取得了一些显著的成果。
本文将就轨道交通车辆牵引控制的现状和发展进行浅谈。
一、现状1. 轨道交通车辆牵引控制现状目前，轨道交通车辆的牵引控制系统主要分为直流牵引和交流牵引两种类型。
直流牵引系统是通过直流电源供电，控制车辆的运行速度和牵引力；交流牵引系统则是通过交流电源供电，控制车辆的牵引力和制动力。
在实际的应用中，交流牵引系统由于其优势逐渐得到广泛应用，包括变频牵引、牵引变流和牵引逆变等技术。
2. 现有技术存在的问题尽管目前的轨道交通车辆牵引控制技术已经相对成熟，但仍然存在一些问题需要解决。
由于轨道交通系统通常需要在不同的地形和环境下运行，对于牵引控制系统的稳定性和适应性提出了更高的要求；随着轨道交通车辆的运行速度不断提高，对于牵引控制系统的快速响应和动态性能也提出了更高的要求；随着城市轨道交通的发展和扩张，系统的可靠性和安全性也是当务之急。
二、发展1. 技术研发的方向为了解决当前轨道交通车辆牵引控制系统存在的问题，国内外的研究机构和企业积极进行技术的研发和创新。
目前，针对牵引控制系统的研发方向主要包括以下几个方面：（1）提高系统的稳定性和适应性。
通过优化控制算法和改进系统结构，提高系统的稳定性和适应性，以适应不同的地形和环境。
（2）提高系统的快速响应和动态性能。
采用先进的控制技术和高性能的电力电子器件，提高系统的快速响应和动态性能，以保证车辆在高速运行时的安全和稳定。
（3）提高系统的可靠性和安全性。
通过引入故障诊断和容错控制技术，提高系统的可靠性和安全性，以保证轨道交通系统的正常运行和乘客的安全。
2. 技术应用的前景轨道交通车辆牵引控制系统是轨道交通系统中的重要组成部分，其发展对于城市轨道交通的安全、舒适和高效至关重要。
轨道交通发展现状及未来发展方向
轨道交通发展现状及未来发展方向一、引言随着城市化进程的加速, 轨道交通已经成为现代城市不可或缺的重要交通方式, 其优越性在于快速、安全、环保等方面。
本文将从历史发展、现状及未来发展方向三个方面进行探讨。
二、历史发展1.早期轨道交通早期轨道交通主要是指马车铁路, 它是19世纪初期出现的一种铁路运输方式。
马车铁路以马拉车厢代替了蒸汽机车牵引的列车, 这种方式在当时具有一定的优势。
但随着技术的进步, 马车铁路逐渐被淘汰。
2.电气化轨道交通20世纪初期, 电气化轨道交通开始出现。
最早的电气化铁路是在英国伦敦地下修建的地铁系统, 它于1863年开始运营。
此后, 欧美等国家陆续建设了自己的地铁系统, 并逐渐形成了现代城市轨道交通体系。
3.中国轨道交通发展中国最早的城市轨道交通是北京地铁, 在1969年开始规划建设。
此后, 中国陆续建设了上海、广州、深圳等城市的地铁系统。
目前, 中国已经成为全球轨道交通建设最快、规模最大的国家之一。
三、现状1.全球轨道交通发展截至2021年, 全球共有55个国家和地区拥有城市轨道交通系统, 其中中国的城市轨道交通里程位列第一。
此外, 欧洲和亚洲是全球轨道交通发展最为活跃的两个地区。
2.中国轨道交通现状目前, 中国已经建成了超过7000公里的城市轨道交通线路, 并且正在规划建设更多的线路。
其中, 北京、上海、广州等城市的地铁系统已经形成了相对完善的体系, 并且不断推进网络化运营。
3.全球轨道交通技术发展随着技术的不断进步, 轨道交通也在不断升级换代。
例如, 在新加坡和日本等国家, 已经开始试验无人驾驶地铁；而在欧洲和美国等地区, 则正在推广使用高速磁悬浮列车。
四、未来发展方向1.智能化未来城市轨道交通将趋向智能化, 通过引入人工智能、物联网等技术, 实现列车自主驾驶、智能调度等功能。
这将提高运营效率和安全性。
2.绿色低碳未来城市轨道交通将更加注重环保, 推广使用新能源车辆和清洁能源供电系统, 减少对环境的污染。
城市轨道交通的特点以及发展
城市轨道交通的特点以及发展（KJJH大学UIUHUH学院JGJJ4-2班 MM）摘要：随着城市化和机动化进程的不断加快,交通拥挤正迅速成为制约我国城市发展的重要问题之一。
从城市交通的现状出发,阐述轨道交通的特点,讨论城市建设中轨道交通系统在环保、快捷、安全等方面的巨大优势。
关键词：轨道交通地铁轻轨可持续发展现代城市交通的发展促进了社会生产力的大进步,满足了人们日益增长的交通消费需求,促进了城市的繁荣,给人类带来了巨大的财富。
但同时道路拥挤、事故频发、大气及噪声污染、能源紧张等问题也相应而来。
由于现代城市居民的出行和人口流动,在一天的高峰时间里,客流高度集中、流向大致相同的现象很普遍,而仅仅依靠车辆运输已很难适应现代客运交通的需要,尤其是在大城市和一些迅速崛起的中等城市。
国外大城市交通发展的经验也证明,单靠路面交通不可能从根本上解决城市交通问题,我国高度密集的城市居住人口和有限的道路空间资源,决定了我国要优先发展“人均占用道路空间资源最少、能耗和污染最低”的城市轨道交通系统。
重点发展以快速轨道交通为骨干的城市公共交通网络新体系势在必行。
一、城市轨道交通工程的特点城市快速轨道交通系统(地下铁道、轻轨)属于集多种、多专业于一身的复杂系统。
近百年来世界上许多大城市的发展经验告诉我们,只有采用快速轨道交通系统作为公共交通的骨干网络,才能有效地解决城市交通问题。
1.城市轨道交通提供了大容量运输服务的方式城市轨道交通提供了资源集约利用、环保舒适、安全快捷的大容量运输服务方式,它与城市其他交通工具互不干扰,具有强大的运输能力、较高的服务水平、显著的资源环境效益,是解决特大型城市交通问题和可持续发展的根本出路。
2.轨道交通集约化的交通方式轨道交通不仅提供高效、优质的公交出行服务,而且是一种集约化的交通方式,节约能源和土地资源。
大城市机动化进程加快,简单的阔路增车方法已无法解决城市交通问题,公交专用道的潜在利用能力毕竟有限,个体分散交通对土地资源利用的效率低下也是有目共睹的,中央商业区土地资源可提供的地面交通供给正逐渐耗尽,利用开发宝贵的地下空间资源,提供新的交通供给,以缓解地面空间资源紧张状况,支持城市的持续发展。
浅谈城市轨道交通的优势与发展趋势
浅谈城市轨道交通的优势与发展趋势摘要 : 随着城市化进程的加剧，城市“出行难”的社会问题日益凸显。
交通问题是一个城市经济快速发展的命脉，对城市的发展至关重要。
越来越多的城市开始注意到这个问题，从而催生了城市轨道交通事业的发展。
它与城市其他公共交通方式相比，具有大运量、高效率、低能耗、的特点，是资源节约和环境友好型的交通方式。
关键词：城市轨道交通；经济发展；优势；趋势1、前言随着国家经济的不断发展，城市交通堵塞日趋严重，单一的扩大路面宽度，提高路面交通流量的措施已无法满足城市交通拥堵问题。
因此探索一种符合我国国情，符合社会发展的城市轨道交通运营体系，已成为我们亟待解决的社会问题。
城市轨道交通的运营大大改善此现状，未来一段时间内，中国城市轨道交通行业有很大的发展空间，笔者从事轨道车辆制造业，论述自己的观点。
2、城市轨道交通行业概括城市轨道交通指采取轮轨轮运转方式的快速大运量公共交通。
目前轨道交通有轻轨、地铁、有轨电车、跨坐单轨列车等多种类型。
城市轨道交通的投入应用大大节省了用地问题，起到单次运量大，很大程度上解决了乘车需求的问题。
运输能力是私人小汽车的7～20倍。
城轨一般都是以电力牵引为主，摒弃了过去燃油发电机，采用电力牵引对环境污染小。
私人汽车、公共汽车、城市轨道交通分别为721～831大卡、180～216大卡、70～100大卡，具有明显的节能效果。
从另一程度促进了城市低碳建设的发展。
且轨道交通代替相应的私家车，噪音产生量减少，大大改善了周围居民的环境。
随着经济的发展，流动人口与机动车数量增加，我国大城市生产布局不合理结构性缺陷突出，出现了交通堵塞，人均居住面积狭小等严重问题。
从人均占地面积看，小汽车、公共汽车和城市轨道交通分别为10～20平方米、1～2平方米、0～0.5平方米。
城市轨道交通的开通运营具有极强的社会效益，能缓解地面交通压力，改善城市投资环境，带动沿线土地资源升值。
轨道交通工程减少能够弥补大城市轨道交通结构缺陷，为城市空间布局，产业等多方面内部结构升级提供动力。
轨道交通中永磁同步牵引系统的优势与挑战
轨道交通中永磁同步牵引系统的优势与挑战马颖涛;李红;李岩磊;杨宁【摘要】在轨道交通领域,永磁同步牵引系统经历了多年发展,初步进入了商业化阶段.相比传统的感应电机作为牵引电机的传动系统,永磁同步牵引系统能耗更低;电机功率密度更高,可以在功率较低的场合实现直驱;电机可设计成全密封结构,噪声可明显降低.同时,永磁同步牵引系统也具备一些缺点和特殊性,例如永磁体的失磁风险;牵引系统复杂性较高;控制和故障保护上有特殊性;永磁同步电机制造难度和成本较高等.这些问题都需要引起足够重视和深入研究,才能促进永磁同步牵引系统的成熟和应用.最后展望了永磁同步牵引系统在轨道交通领域中的应用前景:虽然无法取代异步电机牵引系统,但永磁同步牵引系统将以其鲜明的优点,在多元化用户需求和细分市场中占得一席之地.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2015(035)003【总页数】5页(P66-70)【关键词】永磁同步牵引系统;轨道交通;永磁同步电机;永磁体失磁【作者】马颖涛;李红;李岩磊;杨宁【作者单位】中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081;中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081;中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081;中国铁道科学研究院机车车辆研究所,北京100081【正文语种】中文自20世纪70年代交流传动机车诞生，伴随电力电子技术、控制理论和信息技术的进步，交流传动电力牵引已经过40余年的发展。
特别是异步电机为电动机的牵引系统，以其优良的特性，自20世纪80年代开始流行，至今已成为轨道交通领域公认的主流[1]。
和异步电机牵引系统类似，永磁同步牵引系统是交流牵引传动的另外一条技术路线[2-4]。
自2000年以来，欧洲和日本多家公司，如庞巴迪、阿尔斯通、东芝等，陆续开始将永磁同步电机作为牵引电机，现已有批量产品应用。
这标志着永磁同步牵引系统初步进入了商业化应用阶段[5]。
在国内以南车株洲电力机车研究所有限公司(简称：株洲所)为代表，于2012年和2014年，分别在地铁车辆上[6]和动车组上对其永磁同步牵引系统进行考核。
城市轨道交通列车牵引与操纵第一章 动车牵引力
• 图1-1 动轮对受力分析
由于正压力而保持动轮与钢轨接触处相 对静止的现象称为“粘着”。粘着状态下 的静摩擦力ƒi 又称为粘着力。 粘着系数是由轮轨间的物理状态确定的。 加大每轴的正压力，即轴重，可以提高每 轴牵引力，但轴重受到钢轨、路基、桥梁 等限制。动力分散型的城市轨道交通车辆， 动轴数较多，很容易达到整列车所需的牵 引力，因而轴重较小，这对保护轮轨的正 常作用是有利的。
3、牵引力的产生过程
牵引电动机转轴输出转矩 M，通过齿轮减速传给动轮，再通过轮 轨间的相互作用，引起钢轨对动轮的切向反作用力，即牵引力。所 以，它的实质是电能变为机械能、内力引起外力的过程。 上述过程如同人走路一样……
图1-3
牵引力的产生过程
4、牵引力的计算
（1）计算主动齿轮给从动齿轮的推力P0 d1 p0 M d / 2
图1-2牵引工况轮轨接触处的弹性变形
三、牵引力的分类
（一）按照动车变能部分的能力划分 根据动车变能的顺序，得到的二个牵引力概念： 1．牵引电动机牵引力——按牵引电动机容量所能 得到的牵引力。 2．粘着牵引力——根据动车动轮与钢轨间的粘着 能力而确定的最大牵引力。 以上二种牵引力，分别属于牵引电机，轮轨间的粘 着条件的二个变能部分，这二个变能部分都有一定 的变能能力，二者能力相匹配，对于一台动车来说 比较理想，
3．城轨列车紧急制动距离短、操纵要求更加严格
普通铁路：普速列车一般条件下的紧急制动距离规定为 800m； 地铁列车：一般条件下的紧急制动距离是180m； 它的制动方式主要是电制动与闸瓦制动相结合形式，对停站 要求更严格，要停得准，停得稳。实际的停站误差在米级甚 至20cm以下。因此，城市轨道交通对于列车的操纵方式要 求更加严格。 城市轨道交通电力牵引系统荟萃了电力电子、计算机检测与 控制、电机与电器制造等多学科的先进技术，正朝着智能化、 模块化、轻量化、节能型、免维修方向发展。特别是地铁列 车，普遍具有自动保护(ATP)、自动驾驶(ATO)、自动监控 （ATS）等功能，其安全性、舒适性以及正点率都有较高要 求，这些特点都对城市轨道交通车辆运用提出了更高的标准
城市轨道车辆技术发展趋势及展望ppt课件
瑞士碳纤维车体 车体减重20%-25%
法国TGV碳纤维双层车 车体减重25%29
3 城市轨道车辆技术发展趋势
（2）高效能——综合节能技术运用 轨道车辆无触网解决方案
车载储能：电池、超级电容、飞轮 车载供能：燃料电池 地面供电：APS、PRIMOVE、TRAMWAVE
新能源利用
阿尔斯通 APS
地面轨道
地下铁道
多制式互通
…模式
基础型
车型
模式域 33
第三部分
城轨车辆技术展望
1. 城市轨道车辆技术展望 2. 丹阳市交通模式建议 3. 丹阳市轨道交通产业发展建议
34
1 城市轨道车辆技术发展
（1）地铁、轻轨
高品质
系统防灾减灾、运量提升 减震降噪、综合舒适度提升
高效能
能量的降耗、回收和综合利用 新型高效牵引驱动
市中心有轨电车 为主、地铁为辅
7
2 国外城轨交通现状
（2）典型城市轨道交通发展
城市
国内生产总值 城区人口 （亿美元） （万）
交通模式 （含已规划）
法国 尼斯
400-500
34.48
有轨电车
已建线路 (含在建)
交通模式承担情 况
有轨电车：8.7km
有轨电车为主
法国
克莱蒙 费朗
231.1
14.1
劳尔胶轮系统
胶轮系统：15.7km
胶轮系统为主
土耳其 萨姆松
31-40
72.5
有轨电车
有轨电车：16km
有轨电车为主
8
3 国内城轨交通现状
（1）国内城轨交通发展
自1971年我国第1条城轨交通线北京地铁1号线开通以来，到2014年末， 全国城市轨交运营里程将超过3100km，共有87条运营线路，提前一年实现“ 十二五”规划的3000km运营里程目标。预计明年将有40个城市建设轨道交通 ，总在建里程近4000km。 地铁运营为主城轨交通体系
我国城市轨道交通转向架技术的应用与发展趋势
我国城市轨道交通转向架技术的应用与发展趋势摘要：伴随时代的发展与科学技术水平持续提高，我国城市轨道交通体系也逐渐呈现多样化的趋势。
其中包含有轨列车、无轨列车、地铁线路、轻型轨道交通车辆等，正在丰富着国民的出行形势与质量，对于我国社会发展也会产生积极有效的影响。
关键词：城市轨道交通; 转向架技术; 应用城市轨道交通本身对比于传统交通方式来讲，其能耗相对较低，不仅运输量大，且准点率也能获得高效保障，能够满足国民出行时对景观观赏的各方面需求，促进城市发展的重要保障。
城市轨道车辆转向架作为城市轨道车辆结构不可或缺的关键构成部分，自身具有多种功能，如车辆方向牵引、车辆运行主动、车辆结构承载以及降振，是车辆构造的核心内容，转向架的存在关乎到城市轨道交通车辆的特性应用。
一、城市轨道交通车辆转向架的性能（一）承载车辆转向架能够有效实现对车辆自重的承受能力，并对轴重进行合理分配，使其能够均匀分布在不同零件与设备中，避免车体寿命以及性能受到作用力与荷载力的影响。
通常情况下，车辆处于运行状态时，有关车体结构会和车轮产生较为复杂的作用力，加上荷载作用的影响，若缺乏从中进行支持与应力转换的结构，便会导致车辆的运行质量受到不利影响，在安全性与稳定性也极容易发生变化。
当车辆转弯时，应力变化过于僵硬，无法进行有效的转变，会使得车辆出现脱轨的情况，人员的生命健康安全也无法得到有效保障。
（二）通过曲线应用该转向架，可实现对车体回转的有效控制，使其在运行状态下能保持直线方向，同时也能够正常地完成通过曲线线路管理，不仅能提高整个车辆的运行质量与效率，而且能有效地保证行车安全。
（三）传递牵引力和制动力牵引力是决定车辆能否正常运行的重要内容，也是相关人员在进行管理过程中应重视的参数标准，一旦牵引力出现了问题，便会导致车辆很难有效行驶，在安全性与稳定性是能够也无法得到有效保障。
为了避免类似的情况出现，在进行转向架结构的设计与安装，会将制动设备与电机设备放置在其中，通过对电机运行过程中所产生的牵制力进行应用，实现轮轨的有效牵引或者是完成制动工作，确保车辆能够正常行驶。
城轨交通车辆的类型、结构组成和特点
三、城轨交通车辆的基本技术特点
u （4）车辆朝轻量化方向发展，采用大断面铝合金型材或不锈钢焊接车体的 整体承载结构，最大限度地减少车辆自重。
u （5）车辆上电气系统的设备、开关除一些必须安装在司机室和客室的电气 设备柜内，其他电气设备均分散安装在车底，空调机组安装在车顶，不占用 客室空间。
u （6）车辆间采用封闭式全贯通通道，便于乘客走动及均匀分布，采用密接 式车钩进行机械、电气、气路的贯通连接。
任务一
城轨交通车辆 的类型、结构 组成和特点
城轨交通车辆外观城轨交通车辆是城轨系统中运送乘客的工具，是技术含量极高 的综合型机电设备，是城轨交通系统中最关键和最重要的设备，城轨交通车辆的选型 和技术参数不仅是界定城轨交通线路技术标准的基础，而且是确定城轨交通系统运营 管理模式和维修方式的基础，也是城轨交通系统中其他设备选型和确定规模的重要依 据。由于城轨交通车辆设计、制造的技术背景不同，以及城轨交通车辆使用区域的经 济发展和运用环境的不同，致使城轨交通车辆的结构和性能有所差异。一般城轨交通 车辆都能满足客流量大、安全、快速、舒适、美观、节能和环保的要求，具有一定的 先进性、可靠性和实用性。
u ②非黏着牵引传动系统车辆。Lb型直线电机车辆系列车型 。
目前我国城轨交通车辆的主要分类方法如下：
按车体材料，可分 为不锈钢车、铝合 金车和耐候钢车
03
04
按受电方式， 可分为受电弓车、 受流器车、受电弓 加受流器车
一、城轨交通车辆的类型
目前，轻轨电动车辆主要有三种：4轴动车、6轴单铰接式车和8轴双铰接 式车。德国是世界上轻轨交通发展较早、轻轨车辆技术较先进的国家。20世纪 60年代初，德国首先在科隆和法兰克福修建轻轨铁路，使用U2型6轴单铰双向 运行的动车（车长约23 m，车宽 2.65 m），后又研制出8轴轻轨车（车长约 26 m，车宽2.4 m），用于汉诺威市。在莱茵—西格—鲁尔地区，德国采用 了B100/80型标准轻轨车辆（SLRV），它是6轴单铰动车，车长 28 m，车宽 2.65 m。德国还为欧洲和北美的许多城市提供了多种高性能的轻轨车辆。
城市轨道交通车辆—牵引系统
定子外壳
该型号是交流异步旋转鼠笼电动机， 用于驱动每个动车转向架的轮对。
通过调频才能调节感应电机的转速；
通过调压才能使感应电机具有恒力矩或恒功率的牵引特性。
牵引系统ห้องสมุดไป่ตู้示意图
SA 避雷器 HVB 高压箱 HSCB 高速断路器 KS 闸刀开关 BR 制动电阻 TC1 VVVF逆变器1 TC2 VVVF逆变器2 M 牵引电机
3、牵引系统组成 整个系统由受流装置、高速断路器（HSCB）、VVVF牵引逆变器、牵引控制单元
高速断路器（HSCB）位于高压箱 （HVB）内，接于牵引回路前端， 当牵引电路发生过流、短路或者逆变 器故障时，HSCB会安全地将牵引设 备和1500V高压电源隔断，迅速切断 故障电流，防止事故扩大，保证系统 的安全运行。
★牵引3逆、变器牵引系统组成 VVVF逆变器将1500V恒定电压转换为用于牵引电机的三相电流输出(针 对不同的速度和力矩，频率和振幅可变)。
将直流逆变 成三相交流 给异步电机 供电
牵引逆变器组成及功能
逆变器控制单元 (DCU) 主要通过对主电路进行 检测、检查电压、电流 传感器信号、速度传感 器等信号来实现对逆变 器单元进行检测和保护。
3、牵引系统组成
★牵引电机
城轨车辆交流牵引电机有旋转电机和直线电机两种，旋转牵引电机用于 驱动每个动车转向架的动车轮对，而直线电机用于驱动安装电机的转向架。 （1）旋转电机
➢ 城轨车辆动车转向架每根车轴有一个牵引电机，一般采用架悬式安装，能 有效地减轻了簧下质量。
➢ 电机一般为鼠笼式三相异步交流电机，功率为200KW左右，车辆牵引逆 变单元输出的变频变压交流电，直接控制电机转速和扭矩。
➢ 与直流电机相比，交流电机具有维护简单、故障率低、调速方便等优点。
城市轨道交通牵引传动系统
牵引传动系统
2 直流牵引传动系统
①直流电动机
图6-1 直流电动机的工作原理模型
牵引传动系统
2 直流牵引传动系统
②直流发电机。直流发电机的结构分为可旋转部分和静止部 分。可旋转部分称为转子，静止部分称为定子，定子和转子之间 存在气隙。定子的作用：在电磁方面产生磁场和构成磁路，在机 械方面作为整个电机的支撑。定子由磁极、机座、换向极、电刷 装置、端盖、轴承等组成。转子又称电枢，是电机的转动部分， 是用来产生感应电动势和电磁转矩，从而实现机电能量转换的关 键部分。它包括电枢铁芯、换向器、电机转轴、电枢绕组、轴承 、风扇等。
牵引传动系统
3 交流牵引传动系统
交流异步牵引电机的转速控制方法是在保持电源频率恒定的 情况下改变定子电压的大小，从而实现控制目的的。目前，我国 的城轨交通车辆多采用闭环控制系统，基本采用：转差-电流控 制，如上海地铁2号线车辆；矢量控制，如西安地铁2号线DKZ27 型车辆、广州地铁1号线车辆、北京地铁1号线SMF04型车辆等； 直接转矩控制，如深圳地铁1号线车辆。
（1）交流牵引电机的类型。交流牵引电机有同步和异步之 分，目前城轨交通车辆普遍采用的是交流异步牵引电机， 异步 牵引电机在空间利用和重量上都优于同步牵引电机，因此被广泛 应用。异步牵引电机采用VVVF控制，即直流电通过逆变器变为 三相交流电，用电压和频率的变化来控制异步牵引电机的转速变 化，获得最佳的调速性能，并实现再生制动。
牵引传动系统
1 牵引传动系统概述
1.牵引传动系统的工况
牵引传动系统有两个工况：牵引工况和制动工 况。
（1）牵引工况。在牵引工况下，列车牵引传 动系统为列车提供牵引动力，将供电接触网上的 电能转换为列车在轨道上运行的动能。
城市轨道交通牵引供电系统
城市轨道交通牵引供电系统简介城市轨道交通牵引供电系统是城市轨道交通运行的重要组成部分，负责向轨道交通车辆提供电力供应。
它不仅直接影响着轨道交通的运营效率和电力消耗情况，还与乘客的乘坐舒适度和安全性息息相关。
本文将介绍城市轨道交通牵引供电系统的基本原理、组成结构以及未来发展趋势。
基本原理城市轨道交通牵引供电系统的基本原理是将电源通过接触网供应给轨道交通车辆。
具体来说，电源会通过接触网上的触网集电装置传送给牵引系统。
牵引系统由主变压器、牵引变流器和牵引电动机组成，负责将电能转换为机械能，驱动轨道交通车辆运行。
组成结构城市轨道交通牵引供电系统由多个组成部分构成，包括接触网、辅助设备和车辆终端设备。
接触网接触网是城市轨道交通牵引供电系统的核心部分，通常安装在轨道上方。
它由导线、吊杆、挂装件等组成，用于提供电力给牵引系统。
接触网一般采用带电架空式供电，即以高架的方式悬挂在轨道上方，通过接触网上的触网集电装置与车辆终端设备连接。
辅助设备城市轨道交通牵引供电系统还包括一系列辅助设备，用于确保供电系统的正常运行。
辅助设备主要包括配电变压器、开关设备、保护和监控装置等。
配电变压器用于将高压电源转换为适合牵引系统使用的低压电源；开关设备用于控制电能的分配和传输；保护和监控装置则用于监测供电系统的运行状态，及时处理故障和异常情况。
车辆终端设备车辆终端设备是城市轨道交通车辆上的设备，用于接收来自接触网的电能，并将其转换为机械能，驱动车辆行驶。
未来发展趋势随着城市轨道交通的不断发展，牵引供电系统也在不断创新和改进。
以下是一些未来发展趋势：高效能源利用未来的城市轨道交通牵引供电系统将更加注重能源的高效利用。
通过采用先进的能量回收技术，如再生制动系统、能量储存装置等，将能源回收再利用，减少能源的浪费。
无线供电技术无线供电技术有望成为未来城市轨道交通牵引供电系统的重要发展方向。
通过利用无线传输技术，可以不再依赖接触网，实现轨道交通车辆的无线供电，提高供电系统的稳定性和可靠性。
城市轨道交通的特点和作用
城市轨道交通的特点和作用一、综述随着社会与经济的发展,城市化已成为当今世界发展的重要趋势。
在城市化的历程中,不同规模及不同发展阶段的城市产生了不同的交通需求,需要通过相应的交通技术水平及运输工具来加以满足。
从许多国际化大都市发展的实践来看,轨道交通以其运量大、速度快的技术优势已成为城市交通结构中不可缺少的组成部分,它较好地解决了大、中城市交通日益增长的供需矛盾问题,并满足了城市化的要求。
城市轨道交通随着城市化进程的深入，越来越成为城市客运交通的主体，因此明晰轨道交通的特点和作用对于指导城市轨道交通的建设和发展有重要意义。
二、城市轨道交通的特点城市轨道交通的诞生和发展在世界已有100多年的历史，十九世纪六十年代，世界上第一条地铁在伦敦诞生，揭开了城市轨道交通发展的序幕，发展刚ID奥交通成为混业城市交通问题的国际性大趋势。
城市轨道交通发展到现在，呈现出以下特点：1.样式的多样性及其特点根据轨道交通系统基本技术特征的不同，轨道交通系统主要有市郊铁路、地下铁道、轻轨交通、独轨铁路和有轨电车等类型。
(1)市郊铁路市郊铁路又称为通勤铁路，是连接城市市区与郊区以及连接城市周围几十千米甚至更大范围的卫星城镇或城市圈的铁路，服务于上下班乘客，一般站距较长，对疏散中心城市人口到周围卫星城的作用十分明显。
根据日本的研究资料，市郊铁路的投资大概是地铁的1/10～1/5，每千米的能源消耗是汽车的1/7，是一种十分经济可行的交通方式。
(2)地下铁道地铁是由电气牵引、轮轨导向、车辆编组运行在全封闭的地下隧道内，或根据城市的具体条件，运行在地面或高架线路上的大运量快速轨道交通系统。
世界范围内地铁的地下部分约占70%，地面和高架部分约占30%，甚至有的地铁系统全部采用高架形式，只有部分城市地铁系统是完全在地下。
地铁造价昂贵，建设周期长。
在目前状况下，地铁每千米造价高达7～9亿元，而建设周期长又导致了投资回收期长，更加重了一般投资者的疑虑，给建设筹资造成了极大的困难。
城市轨道交通车辆牵引与制动 慕课
一、城市轨道交通车辆牵引与制动概述城市轨道交通车辆的牵引与制动是指车辆在运行过程中通过牵引系统获得动力，以及通过制动系统减速停车的过程。
牵引和制动系统的设计和运行质量直接关系到城市轨道交通的安全、舒适和效率。
对于轨道交通车辆的牵引与制动技术的研究和应用具有重要意义。
二、城市轨道交通车辆牵引技术1. 牵引系统类型城市轨道交通车辆的牵引系统一般包括电气和机械两种类型。
电气牵引系统通常采用电机直接驱动或者电机与齿轮箱传动的方式，而机械牵引系统则采用柴油机或者内燃机通过机械传动装置驱动车轮。
2. 牵引系统特点电气牵引系统具有动力传输效率高、节能环保等优点，适用于城市轨道交通车辆短途高频率运行的特点。
而机械牵引系统则适用于长途运行或者特殊环境下的城市轨道交通车辆。
3. 牵引系统改进随着科技的不断发展，城市轨道交通车辆的牵引系统也在不断改进和创新，如采用新型电机、智能控制系统等，以提高牵引系统的效率和性能。
三、城市轨道交通车辆制动技术1. 制动系统类型城市轨道交通车辆的制动系统主要包括空气制动、电磁制动、再生制动等多种类型。
这些制动系统各有特点，可以根据不同的运行环境和需求进行选择和应用。
2. 制动系统特点空气制动系统具有制动效率高、稳定可靠等特点，适用于城市轨道交通车辆的常规制动需求。
而电磁制动和再生制动则具有节能环保、使用寿命长等优点，适用于长途高速运行的城市轨道交通车辆。
3. 制动系统改进随着城市轨道交通的不断发展，车辆制动系统也在不断改进和创新，如采用新型制动材料、智能控制系统等，以提高制动系统的安全性和舒适性。
四、城市轨道交通车辆牵引与制动技术实践1. 实践案例介绍通过介绍一些城市轨道交通车辆牵引与制动技术的实际案例，可以更直观地了解这些技术的应用和效果。
例如某城市地铁线路采用了先进的电气牵引系统和再生制动系统，有效提高了列车的运行效率和能耗节约。
2. 技术应用效果结合实践案例，可以分析城市轨道交通车辆牵引与制动技术的应用效果，包括运行安全性、运行效率、节能环保等方面的表现，以及技术的改进空间和发展趋势。
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浅谈轨道交通车辆牵引系统特点及发展方向
摘要：随着地铁车辆的快速发展，本文主要简析了城市轨道车辆所采用牵引系统的技术特点及其发展方向。
关键词：轨道交通；牵引系统；技术发展
与其他城市交通工具相比，地铁具有高效、节能、安全、舒适等优点，大大改善了城市交通状况与城市布局。
与此同时为满足上述功能，对车辆的可靠性、乘客舒适度及其它性能要求越来越高，而作为车辆的核心牵引系统在其中的作用就显得尤为重要，本文主要对其特点及发展方向进行了阐述。
1.牵引逆变器的发展
1.1车辆用igbt逆变器的应用
随着功率电力电子器件的更新与发展，gto开关元件逐步退出了在轨道交通的舞台，绝缘栅双极型晶体管（igbt）逐步崛起，尤其是进入21世纪以来，绝缘栅双极型晶体管模块获得迅速发展，如适用城市750v和1500v网压下运行的轨道车辆采用的电压等级1700v和3300v、电流等400～2400a的绝缘栅双极型晶体管模块已是批量生产、性能稳定的成熟产品；在干线机车、动车上应用的电压等级已提高到4500v和6500v、电流等级为900a和600a的绝缘栅双极型晶体管也已应用于dc3000v和ac16hz、15kv及50hz、25kv 供电网压下。
目前绝缘栅双极型晶体管模块已成为轨道车辆上选用的主流品。
igbt模块能获得如此广泛应用是由于其具有卓越的性能，主要体现在：1）开关损耗小，允许有较高的开关频率；2）吸
收电路小型化，结合层压低感母线可实现无吸收电路；3）属电压型驱动，驱动电路功率较低，开关转换均匀，有效实现抗短路自保护能力；4）绝缘式模块便于组装，散热器设计灵活，简化了变流装置的结构；5）模块的结构与材料的改进使其满足牵引对热交变载工况所提的要求；6）并联简单使装置的功率易于标定系列化等。
采用绝缘栅双极型晶体管构成的牵引逆变器相比于使用gto的前辈，具有体积小、重量轻、效率高且性能好的优点。
1.2 无吸收电路式逆变器
在轨道车辆上要求结构紧凑、重量轻和体积小的装置，采用绝缘式绝缘栅双极型晶体管模块比那些非绝缘式的gto器件就更能体现出满足这一要求的特点。
同时，通过采用低感母线技术以降低母线的寄生电感来达到抑制关断时的尖峰电压的目的，使逆变器可以取消吸收电路，这样进一步简化了结构，缩小了体积，减轻了重量。
1.3 低噪声化的pwm控制
牵引变流器采用变压变频的调速方法，称其为变压变频逆变器。
所采用的脉宽调制控制方式（pwm）主要有：高频全域异步控制方式，低频异步、同步并用控制方式，低频全域异步控制方式和异步扩大控制方式（gto方式）。
采用这些控制方式都会有大量的谐波存在，这些谐波也就是逆变器产生噪声之源。
而通过改变高次谐波分布范围的控制模式，如频谱扩散控制方式，可以降低电磁噪声。
1.4 无速度传感器矢量控制
对逆变器和异步电机构成的交流传动系统，目前均已采用性能优
良的旋转矢量控制或直接转矩控制，这些控制中均需要电机速度的反馈信号。
由于微电子技术迅速发展，计算功能越来越强，也就开发出采用无速度传感器的矢量控制技术。
由于取消了速度传感器，轴向距离扩大，这为电机的设计提供了很大的方便。
无速度传感器的矢量控制是通过控制转矩电流以同时实现速度测算和高
速转矩响应。
这种控制方式的特点是不需要速度传感器及所带来的维护工作量，同时有利于提高系统的可靠性及电机设计的灵活性。
1.5 全电制动停车控制
现有城市轨道交通停车控制（低速阶段）主流是靠气制动实现停车，而气制动在低速时会存在气制动和电制动配合问题，即气制动逐步上升，电制动逐步降低，在理论上可保证减速率满足相关要求。
但实际过程中，由于参考值会随时发生变化，最终使得减速率并不能完全响应参考值（由司机控制器或者ato接口输出）需求，导致乘客感觉到较明显的晃动，影响到乘客舒适度。
另外也存在停车对标不准的风险。
而实际上，目前已有相关技术实现了全电制动控制停车功能，提高了停车精度，降低了停车冲击和制动噪声，减少了制动闸片的摩擦损耗，目前这一技术已在一些项目中有很好的应用。
2.辅助逆变器的发展
城市轨道车辆上的辅助逆变器早期采用笨重的旋转式电动机—
发电机变流机组，随着电力电子器件的发展，现均已采用了电力电子器件构成的静止式变流机组，其构成的方案有：1）斩波稳压
再逆变，加变压器降压隔离；2）三点式逆变器加变压器降压隔离；3）电容分压两路逆变，加隔离变压器构成12脉冲方案；4）两点式逆变器加滤波器与变压器降压隔离；5）直—直变换与高频变压器隔离加逆变的方案等。
这些方案各有其特点，而且都能满足地铁或轻轨车辆的要求。
辅助逆变器目前也存在一些发展趋势，如并网供电方式的应用，并网供电方式必须要时刻检测中压交流母线的幅值、相位、频率这三个交流电要素，保证所有辅助逆变器输出完全一致，这对辅助逆变器软硬件设计提出了较高的要求，目前此技术已在国内不少项目得到了应用。
苏州一号线车辆并网供电的原理如下所示：
苏州一号线每列车由4辆编组构成，共4个辅助逆变器构成交流中压网络系统，当任何1个辅助逆变器故障后，只需断开其输出接触器，剩余3个辅助逆变器仍可正常供电，列车的可靠性及舒适性进一步提高。
3.列车控制系统的发展
传统的列车控制系统仅仅是将车辆的各个系统的状态及故障信
息进行搜集，将这些信息进行处理后在车辆显示屏和事件记录仪进行显示和记录，并不起控制车辆作用，因而称为train management system ，简称tms系统。
而随着相关技术发展，列车控制系统的可靠性、响应时间等大幅提高，列车控制系统逐步突破“监而不控”的局面，逐步参与到车辆的控制，甚至是参与到车辆控制核心：牵引制动相关计算。
因而目前已改称为train
control and management system ，简为tcms系统。
在欧洲列车控制系统已开始采用以太网（ethernet）的方式组网，目前国内地铁建设者也在积极关注，有望成为下一个趋势。
4.总结和展望
轨道交通牵引系统目前还属于快速发展阶段，需要从各个方面去完善去发展，本文浅析了其发展趋势，起到个抛砖引玉的作用，还请同行和大方之家不吝指教！。