机车电传动
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2023年3月17日发(作者：城市经济学)浅谈高速动车组电力牵引传动控制系统
摘要：高速动车组的发展为我国铁路事业做出了巨大贡献。人们的出行方式
从最初的汽车到飞机，再到现在的高速动车组，也是铁路行业多年努力的结果。
随着经济、高效、安全型高速动车组越来越受到人们的青睐，人们也对高速动车
提出了更高的需求,因此有必要对动车牵引系统加以优化,以更好地推进高速动车
牵引体系的发展,并维护着我国高速动车交通运输业的平稳发展。动车组传动系
统,是指动车组的动力传动装置。牵引电机所产生的驱动力经由轴承和变速箱直
接传导给轮胎,最后形成牵引作用。主要阐述了我国高速动车组牵引系统的基本
构造,并对各元件的分布情况和工作原理进行了详细描述。
关键词：高速动车组；牵引系统；结构分布；工作原理
引言：
随着国内高速运输的全面发展，电力机车以其功率大、运量大、牵引力大、
速度快等特点在我国得到广泛应用。特别是近年来，高速动车组列车的速度等级
不断提高，载重能力也在不断增加，对列车运行质量提出了更高的要求。作为动
车组列车的十大关键技术之一，牵引传动控制系统的可靠性一直是研究的重点和
难点。结合当前先进的控制理论和方法，深入研究动车组牵引传动控制系统，有
效提高牵引系统的可靠性，是保证动车组列车安全稳定运行的一个重大突破点。
通过对动车组列车牵引传动控制系统现状的讨论，分析了列车牵引系统的可靠性。
一、我国高速动车组牵引传动控制系统的发展现状
1.牵引动力配置方式以动力集中方式为主
我国高速动车组主要是CRH3型动车组，有两种方式：牵引电源配置有集中
电源和分散电源。电力集中的第一种形式是常见的、常规的电力牵引，这种牵引
已经使用多年，在上都地区无论是结构上还是技术上都比较成熟，应用广泛。第
二种是权力分散的方式，这种方式现阶段技术还不成熟，使用的范围较小，技术
还不太成熟，所具有的缺点是技术不稳定，资金投入不足等缺点。
2.我国高速动车组以直流传动制式为主
我国的高速铁路动车组大多采用CRH3系列动车组动车组,牵引传动系统一般
分为两种形式:直流传动系统、交流传动系统。在我国,高速动车组的设计多使用
了交流传动系统。在我国，高速动车组行业多采用交流传动系统。由于直流传动
系统的应用并不广泛，所以现在很多厂家都逐步采用了交流传动方式的牵引技术。
3.普遍采用微机牵引传动控制系统
采用微型计算机的牵引驱动系统通常使用于我国铁路机车上,但在更传统的
直流传动力上面则有大量的模拟计算机控制器。在动车组通讯网络高速建设完善
的新形势下,我国高速动车组已开始使用通讯网络系统实现监控与数据传送。
二、传动系统的结构分布
我国高速动车组牵引传动系统的结构如下。每车厢的牵引制造设备主要由如
下部分构成:由一台牵引变压器和冷却系统、一套牵引力控制装置、八台牵引电
机、四具牵引电机冷却风机等设备构成。在动车组中的2、7型动车组均配备了
牵引变压器,并单独向其他二车或混合动力车辆的二个牵引变流器供应了一个单
相的供电。
三、牵引传动控制系统
牵引传动控制系统被称为动车组列车的十大关键技术之一。作为动车组列车
的动力输出，也是与高压受电弓、接触网配合的重要组成部分，对车辆的安全稳
定运行起着非常重要的作用。以动车为例,牵引装置一般采取"交-直-交"传动方
式，牵引系统的输入交流功率和输出交流功率相互独立,在整个过程中主要包含
着交直流变换和直流—正交变换。交-直流的转换过程又被称为整流单元电压过
程,它将经过电网侧单相的三电平脉冲整流器,把经过变压器次级侧的单相AC能
量转换为较稳定的直流电能。"正-交"过程也被叫做逆变过程,它将能够把经过三
电平逆变器的扁平直流电转换为通过三相交流电的正电流,频率和电流都能够调
整。
四、组成部件的介绍和功能
1.牵引变压器
牵引变压器的二端都设置着变压器的冷却装置,牵引变压器主要配置2辆编
组和7辆编组的高速动车组。牵引变压器通常是单相铁心式,额定的电源为25kV
50HzAC的供电电压,是专门用于提供旅客列车牵引力的。因此牵引变压器会由
一个变压器内最高的输出电流,逐渐下降至四个二级变压器内最高的电流
(1900V50HzAC)。牵引变压器的总体积为6433kVA,并使用了国外最新型的耐热材
料电气,从而实现了大容量轻量化设计。防冻液主要使用高燃点的酯类润滑油,以
增加消防可靠性。主油箱和贮油箱均为整体式结构,因此降低了交流变压器的整
机高度。主要附件均采用了国外标准件产品,如高低压接线端子、油位检测器、
油流继电器、PT100减压阀等,可缩短保养时间与大修周期并减少了维修时间。制
冷系统的牵引变压器均采用空气减震器和车体弹性悬架。对牵引变压器所采用的
多种保护措施有效防止了交流变压器保护过载,如通过对冷却输出的温度检测防
止了油温过热、电压检测和接地回流以及传感器差动保护。
2.牵引变流器
牵引变流器的主要作用是为四个牵引电机的正常工作供给三相交流电源,并
集中于牵引变流器柜内的牵引控制模块监控牵引变流器的运行情况。牵引变流器
具备过流和太压保护的功能,在中间直流回路设有太压抑制电阻器,用以释放中直
流电回路中的热过压,从而避免损伤电源或半导体器件。牵引变流器中间的直流
链路上有一个接地负载感应器,用来监测牵引变流器的连接情况。一旦牵引变流
器发生了重大问题时,其对应的故障牵引变流器将被自动排除。
3.牵引控制单元（TCU）
牵引力控制单元(TCU)主要用于控制牵引力变流器的工作,组成了牵引力变流
器的主体结构。TCU应具备下列主要特点:
(1)通过改变牵引力和电制动机,或调整牵引变流器的直流环节压力,从而调
节牵引变流器的输出功率。
(2)控制如预充电铁塔等的辅助设备控制接触器开启/闭合。
(3)牵引部件的监控和保护。
4.牵引电机
所有牵引电机均配置在高速动车组动车转向架上。动车由八节车厢构成,共
有十六个转向架。每转向架装有二台牵引电机。每个车厢共用十六台牵引电机。
牵引电机均为三相异步牵引电机,它主要布置在同一个转向架结构上。而每一个
转向架配备的二个牵引电机,所需要的冷却空气由一个车下设备舱内的牵引电机
通风器供给。
牵引变流装置也给牵引电机供给了流量,对这些电源均采用了强制通风冷却
方式,并进行了定子绕组的二百级保温。由于电机所使用的框架结构,既可适应动
车组轻量化需要，又能最大程度保证其强度。为满足动车组轻量化的要求，设计
之初端盖采用铝合金材料。采用这种结构的牵引电机具有以下优点：重量轻、体
积小、功率大、密度高等优点。机械力通过变速箱等传动部件从牵引电机传递到
轮对。
五、牵引系统可靠性分析
牵引系统采用“交－直－交”牵引传动系统，其中包括电弓、牵引变压器、
网侧三电平变流器、中间环节、三电平逆变器、牵引电动机、齿轮传动等部件组
成。根据框图分析，动车组列车牵引系统的可靠性具有抗风险能力。当任何一条
道路出现问题时，其他线路仍能保持基本连接状态，持续为车辆提供牵引力。为
有效提高车辆的牵引可靠性，可从增加备用线的方向考虑。
结语：
综上所述，牵引系统作为高速动车组的重要组成部分，为车辆提供牵引力，
保证车辆平稳运行，但现有的技术指标仍需逐步完善，以适应科技进步。从事铁
路行业的人都知道，牵引系统的质量问题较多，牵引变压器、牵引变流器、牵引
电机等质量问题又杂，发现的质量故障已得到相应的解决，还有一些问题没有出
现或没有更好的解决办法，这些问题还需要设计、质量、售后等方面进一步探讨，
开展专题研究。
参考文献：
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