俄羅斯國產(chǎn)地鐵車輛異步牽引傳動(dòng)裝置及其運(yùn)營 1 異步電機(jī)牽引傳動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn) 目前，俄羅斯地鐵電動(dòng)車輛的主車型是裝有直流牽引電動(dòng)機(jī)和接觸電阻控制裝置的車輛。盡管直流電動(dòng)機(jī)長期以來已經(jīng)顯現(xiàn)出了它的運(yùn)營適宜性，但是它的缺點(diǎn)是不容忽視的。比如，整流子部件和電刷裝置的可靠性較差；由于安裝空間狹小其功率受到了限制 ；運(yùn)營條件下，其技術(shù)保養(yǎng)和修理的費(fèi)用高。而異步電機(jī)牽引傳動(dòng)裝置就沒有上述這些缺點(diǎn)，而且由于工業(yè)部門研發(fā)大功率IGBT晶體管的成功，為這種電機(jī)的制造創(chuàng)造了條件。 俄羅斯地鐵車輛機(jī)械制造有限公司（以下簡稱車輛制造公司）會(huì)同莫斯科地鐵運(yùn)營部門和阿爾斯通公司，對(duì) 81-720/721A 型地鐵車輛進(jìn)行了改裝研究。2000年改裝樣車在莫斯科地鐵中進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)是成功的。專家委員會(huì)的結(jié)論認(rèn)為，異步電機(jī)牽引傳動(dòng)地鐵車輛可節(jié)電13.5%，若采用再生制動(dòng)時(shí)，節(jié)電可達(dá)40%，不僅可節(jié)省運(yùn)營支出，而且提高車輛既有可靠性指標(biāo)，還可提高列車運(yùn)營舒適度指標(biāo)。2 異步電機(jī)傳動(dòng)裝置車輛的國產(chǎn)化過程 目前，3節(jié)裝有阿爾斯通公司異步牽引電動(dòng)機(jī)的 81-740-741 型車輛編組的地鐵列車，在莫斯科已經(jīng)運(yùn)營了２年多。但裝有進(jìn)口配套異步電機(jī)的車輛價(jià)格昂貴，且缺少進(jìn)口傳動(dòng)裝置運(yùn)營修理和技術(shù)保養(yǎng)的專門人員及專用設(shè)備,售后服務(wù)費(fèi)用高。盡管進(jìn)口異步電機(jī)傳動(dòng)裝置的可靠性高，但其傳動(dòng)裝置零部件在運(yùn)營中折損是不可避免的。 為了保證地鐵對(duì)異步電機(jī)傳動(dòng)裝置車輛的需求，莫斯科地鐵和車輛制造公司決定，以車輛制造公司為龍頭，開發(fā)國產(chǎn)異步牽引電機(jī)傳動(dòng)裝置。傳動(dòng)裝置的開發(fā)工作在進(jìn)口現(xiàn)代化動(dòng)力和控制電子元器件生產(chǎn)基地進(jìn)行。 這項(xiàng)研究工作 2 0 0 1 年開始，2003年年末結(jié)束。設(shè)計(jì)牽引傳動(dòng)裝置采取的辦法是，除網(wǎng)式濾波抗流圈和制動(dòng)電阻器外，整個(gè)牽引系統(tǒng)的裝置都放在1個(gè)元器件箱里。這樣就大大簡化了傳動(dòng)裝置各種器件的組裝工作，同時(shí)也便于裝車前在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行綜合檢查。另外，這樣布置，傳動(dòng)裝置的外部動(dòng)力電路線和控制電路線的數(shù)量就會(huì)最少，元器件盒里的動(dòng)力電線路采用銅母線和電纜。電纜接頭線采用沖頭法固定，控制電路線在接點(diǎn)接合處用沖頭法和快粘膠固定。 動(dòng)力逆變器在 IGBT 組件和歐佩克公司1 700 V電壓起動(dòng)器的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究，由車輛制造公司進(jìn)行開發(fā)生產(chǎn)。傳動(dòng)裝置控制元件的研發(fā)， 是 在 國 外 生 產(chǎn) 的 S M D元器件基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而控制元件的計(jì)算和控制芯板則在 Texas Instruments 公司的２種控制器 （T M S 3 2 0 L F 2 4 0 7 A 和T M S 3 2 0 V C 3 3）的基礎(chǔ)上進(jìn)行制造。數(shù)字控制元件可實(shí)施異步電機(jī)同向量數(shù)學(xué)組件的頻率電流控制計(jì)算。該控制元件控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，已申辦專利保護(hù)。帶有程序軟件的控制元件，由車輛制造公司負(fù)責(zé)研發(fā)和生產(chǎn)。 2003 年7 月，首列3 節(jié)車廂編組的異步電機(jī)傳動(dòng)裝置的試驗(yàn)樣車制造完成。2003 年 12 月，7 節(jié)車廂編組的試驗(yàn)樣車制造完成，并順利通過了牽引動(dòng)力驗(yàn)收試驗(yàn)。決定對(duì)國產(chǎn)異步電機(jī)牽引裝置進(jìn)行系列生產(chǎn)。 在極短的時(shí)間內(nèi)，一個(gè)新的電器安裝車間，包括地鐵車輛異步牽引電機(jī)傳動(dòng)裝置元器件箱組裝專業(yè)化工段便投入了運(yùn)營（圖1）。車間有相當(dāng)?shù)拿娣e和10條安裝線，可同時(shí)進(jìn)行裝配作業(yè)。根據(jù) 2006 年定單規(guī)模，工廠計(jì)劃月產(chǎn)傳動(dòng)裝置10件套，必要時(shí)，裝配數(shù)量還可以增加。 傳動(dòng)裝置電子元器件的裝配質(zhì)量受到特別重視，為此，工廠研發(fā)了專門的試驗(yàn)臺(tái)。在制造控制組件時(shí)，電子元器件在電路板上的焊接由莫斯科的專業(yè)化企業(yè)來完成。車輛制造公司只負(fù)責(zé)控制組件電路板功能以及程度軟件設(shè)備的檢測(cè)和檢查。每塊電路板及組裝好的整個(gè)控制組件的檢查，在專門研發(fā)的計(jì)算機(jī)控制的試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，組裝后的控制組件無需再進(jìn)行儀器儀表調(diào)試和微調(diào)。每個(gè)牽引傳動(dòng)裝置元器件箱，裝車前要進(jìn)行一連串的功能試驗(yàn)。試驗(yàn)工作在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，牽引傳動(dòng)裝置用的是同一臺(tái)電機(jī)。要在整個(gè)運(yùn)營速度范圍之內(nèi)，對(duì)整套裝置在牽引工況和電制動(dòng)工況下的功能狀況進(jìn)行全面檢驗(yàn)（圖2）。 為探尋和消除可能會(huì)發(fā)生的故障，研發(fā)了一種專用程度軟件，可用移動(dòng)式計(jì)算機(jī)來檢測(cè)傳動(dòng)裝置控制組件及機(jī)組的狀況、控制指令的傳輸情況以及任何調(diào)節(jié)參數(shù)的動(dòng)作情況。 截至2006 年5 月，裝有異步電機(jī)牽引傳動(dòng)裝置的4 列7 節(jié)車廂編組的地鐵列車在莫斯科地鐵柳布林一線運(yùn)營。另外，裝有異步電機(jī)牽引傳動(dòng)裝置的10列4節(jié)車廂編組的地上地鐵線列車在菲列夫斯卡亞線運(yùn)營（圖3）。 根據(jù)專家們的評(píng)價(jià)和司機(jī)們的反映，認(rèn)為裝有異步電機(jī)牽引裝置的車輛，運(yùn)行平穩(wěn)性高，動(dòng)態(tài)指標(biāo)好，從特性來講，不亞于裝有阿爾斯通公司和日立公司異步電機(jī)牽引裝置的同類地鐵車輛。3 需要完善的問題 運(yùn)營期間，這種車輛通過在俄羅斯最繁忙的莫斯科地鐵的運(yùn)營，包括在地面地鐵線路的運(yùn)營，積累了豐富的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，解決了運(yùn)營過程中和車輛段內(nèi)保養(yǎng)過程中所出現(xiàn)的一系列問題。國產(chǎn)異步電機(jī)牽引傳動(dòng)裝置的地鐵車輛在運(yùn)營過程中需要完善以下問題。 （1）快動(dòng)牽引傳動(dòng)裝置斷路器工作的可靠性差，目前車上使用的斷路器裝置陳舊，不值得改造使用了，現(xiàn)在需要解決的是使用Secheron公司的斷路器問題。 （2）歐佩克公司的 2ED 300 C17-ST 動(dòng)力逆變器的驅(qū)動(dòng)器工作可靠性差，運(yùn)營中損壞率約 5%，日前已改用 Concept 公司的驅(qū)動(dòng)器。 （3）冬季運(yùn)營，特別是在地面線路上運(yùn)營，若經(jīng)過無遮斷電流分區(qū)時(shí)，車上電壓會(huì)降至容許范圍以下，會(huì)造成牽引傳動(dòng)裝置元器件箱內(nèi)供電系統(tǒng)電路的變化。 （4）應(yīng)對(duì)防止車輪空轉(zhuǎn)和抱死閘保護(hù)系統(tǒng)的程序軟件做大量的改進(jìn)工作。 （5）完善傳動(dòng)裝置診斷和故障探查的配套程序軟件。 （6）在提高電機(jī)質(zhì)量和可靠性方面應(yīng)采取一系列結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施。4 結(jié)束語 目前，地鐵車輛機(jī)械制造有限公司是俄羅斯唯一一家能進(jìn)行自己開發(fā)制造異步電機(jī)牽引傳動(dòng)裝置地鐵車輛的企業(yè)，企業(yè)有專業(yè)技術(shù)人員來保障牽引傳動(dòng)裝置產(chǎn)品保修和售后服務(wù)工作。國產(chǎn)傳動(dòng)裝置的運(yùn)營支出低于進(jìn)口產(chǎn)品，主要是零部件可由國內(nèi)企業(yè)修理，設(shè)備出廠運(yùn)送時(shí)間短，價(jià)格低。公司可按定貨人的愿望生產(chǎn)和供貨。參考文獻(xiàn)1 А.А.Андреев，В.В.Куракин.Опыт　ИзготовленияиЭк-сплутации　Тягового　Аси-нхронного　Привода　наВагонах　Метро　ПроизводстваОАО 《Метровагонмаш》.Метрои　Тоннели，200（63）