新型混合动力交流传动地铁调车机车

新型混合动力交流传动地铁调车机车

王平华，刘顺国，孟玉发

（资阳机车有限公司研发部，四川资阳641301）

摘要：由于地铁车辆使用的特殊环境，对排放及噪音提出了更高的要求，传统的内燃调车机车已经不能满足地铁的需要，采用新型混合动力交流传动地铁调车机车将是一个普遍趋势。介绍了一种新型混合动力交流传动地铁调车机车。

关键词：地铁调车机车；混合动力；交流传动中图分类号：U267

文献标识码：B

文章编号：2095-5901（2015）03-0009-04收修回稿日期：2014-07-04作者简介：王平华（1973—），男，湖南邵东人，高级工程师。

随着城市人口的扩张，交通拥挤已经成为人们出行的难题。近几年来，为缓解城市交通，我国已有20多个城市相继开始了城市地下轨道交通（地铁）的建设。由于地铁车辆对于排放及噪音提出了更高的要求，传统的内燃调车机车已不能满足这种需要，市场急需新型节能环保的地铁调车机车，新型混合动力交流传动地铁调车机车就是其中的一种。

1调车的运用特点

调车/工矿内燃机车广泛应用于铁路站、

场和地铁、钢铁、石化、煤炭、电厂、港口、码头等企业，承担调车作业或内部铁路运输任务。由于工作的特殊性，机车柴油机极少满负荷工作，常常处于空载且频繁交变工作状态，工作期间柴油机的平均使用功率仅为额定功率的1/3 1/2，动力潜能得不到充分发挥，燃油浪费严重且污染环境。图1所示为调车机车不同功率比下工作时间百分比。可以看到，传统内燃调车机车柴油机满负荷工作时间仅占5.5%，约35%的工作时间处于惰转状态。混合动力调车机车采取了低负荷时蓄电池组为动力，高负荷时柴油机/蓄电池组共为动力的模式，实现节省燃油、减少排放的目标，更适合地铁调

车对于排放和噪音的要求，极具开发的必要。

图1调车机车不同功率比下工作时间百分比

2混合动力交流传动地铁调车机车方案

混合动力交流传动地铁调车机车根据用户的

需要，可以使用内走廊结构，也可以是外走廊结构，其车体、转向架、制动等与传统内燃调车机车无明显区别，主要是电气传动系统比较复杂。图2所示为混合动力调车机车的几种外型效果。

图2机车外形效果图

2．1主要技术参数用途

调车/救援/牵引作业环境条件符合GB3314—2006规定

主传动方式交-直-交电传动最大运用功率/kW

340（柴120/蓄220）

第3期（总第493期）铁道机车与动车2015年3

月

轴式B 0—B 0

轮径/mm 840轴重/t 14整备重量/t

56通过最小曲线半径/m 70车钩中心线距轨面高度/mm 88010

最大运用速度/km ·h －1

60持续速度/km ·h －1

8

起动牵引力/kN 150（黏着系数0．273）

持续牵引力/kN 100

制动机型号JZ-7

2．2

3种运用工况

混合动力交流传动调车机车有3种运用工况：油-电混合动力、纯电池动力和纯柴油机动力运用。油-电混合工况由柴油发电机组和蓄电池同时向机车提供电源，在中间直流环节混合，同时向主传动系统和辅助传动系统供电，一般在牵引要求比较高的时候使用。控制原则是以柴油机发电提供动力优先。柴油机稳定运行在额定工况，多余动能向蓄电池组充电，不足部分由蓄电池组补充。

纯电池工况下柴油机停机，由蓄电池单独向主传动系统和辅助传动系统供电。一般在牵引要求不太高，对排放和噪音要求比较高，蓄电池电量充足时使用。

纯柴油机工况，由柴油发电机组单独向主传动系统和辅助传动系统供电，同时多余的电给蓄电池充电，通常在蓄电池亏电情况下使用。2．3电气系统图3机车电气系统原理框图

2．3．1

原理框图如图3所示，混合动力交流传动调车机车电气

系统主要由柴油机、发电机、整流、主逆变器、辅逆变器、牵引蓄电池、牵引电机、辅助电机、机车微机等主要部件组成。

2．3．2

主传动系统参数柴油机（自带起动装置）

额定功率/kW

120额定转速/r ·min －1

1500发电机（输出电压可调节）

额定输入功率/kW

120额定转速/r ·min －1

1500额定输出电压/V AC400

牵引变流器

额定直流输入电压/V 528（最高602）

输出电压/V AC 0 400

额定输出电流/A AC 4ˑ163

逆变器控制方式轴控异步牵引电动机

额定功率/kW

60额定电压/V 400额定电流/A 163额定频率/Hz 16额定转矩/N ·m 1800最大转矩/N ·m 2743通风方式自通风

制动电阻

阻值/Ω

2允许最大电流/A 330牵引蓄电池组（锂电池）

单节蓄电池容量/Ah 300单节蓄电池标称电压/V 3．2单节蓄电池最高电压/V 3．65单节蓄电池数量165蓄电池组标称电压/V 528蓄电池组最高电压/V 602蓄电池组功率/kW

220

（30min 放电到30%）

2．3．3

交流辅助传动系统

机车交流辅助传动系统有空压机电机和空调

电源，单独有两个变频模块。其中，空压机电机：额定功率12.5kW ，额定电压380V ，额定频率50Hz ；空调机组：额定功率3kW ，额定电压400V ，额定频率50Hz 。

2．3．4直流辅助供电电路

机车直流辅助供电电路由机车控制和照明电路两部分组成。

机车控制和照明电路为DC24V ，由牵引蓄电池

1铁道机车与动车

2015

年