俄羅斯國產(chǎn)地鐵車輛異步牽引傳動裝置及其運營 1 異步電機牽引傳動裝置的優(yōu)點 目前，俄羅斯地鐵電動車輛的主車型是裝有直流牽引電動機和接觸電阻控制裝置的車輛。盡管直流電動機長期以來已經(jīng)顯現(xiàn)出了它的運營適宜性，但是它的缺點是不容忽視的。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 ；運營條件下，其技術(shù)保養(yǎng)和修理的費用高。而異步電機牽引傳動裝置就沒有上述這些缺點，而且由于工業(yè)部門研發(fā)大功率IGBT晶體管的成功，為這種電機的制造創(chuàng)造了條件。 俄羅斯地鐵車輛機械制造有限公司（以下簡稱車輛制造公司）會同莫斯科地鐵運營部門和阿爾斯通公司，對 81-720/721A 型地鐵車輛進行了改裝研究。2000年改裝樣車在莫斯科地鐵中進行了試驗，試驗是成功的。專家委員會的結(jié)論認(rèn)為，異步電機牽引傳動地鐵車輛可節(jié)電13.5%，若采用再生制動時，節(jié)電可達40%，不僅可節(jié)省運營支出，而且提高車輛既有可靠性指標(biāo)，還可提高列車運營舒適度指標(biāo)。2 異步電機傳動裝置車輛的國產(chǎn)化過程 目前，3節(jié)裝有阿爾斯通公司異步牽引電動機的 81-740-741 型車輛編組的地鐵列車，在莫斯科已經(jīng)運營了２年多。但裝有進口配套異步電機的車輛價格昂貴，且缺少進口傳動裝置運營修理和技術(shù)保養(yǎng)的專門人員及專用設(shè)備,售后服務(wù)費用高。盡管進口異步電機傳動裝置的可靠性高，但其傳動裝置零部件在運營中折損是不可避免的。 為了保證地鐵對異步電機傳動裝置車輛的需求，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)異步牽引電機傳動裝置。傳動裝置的開發(fā)工作在進口現(xiàn)代化動力和控制電子元器件生產(chǎn)基地進行。 這項研究工作 2 0 0 1 年開始，2003年年末結(jié)束。設(shè)計牽引傳動裝置采取的辦法是，除網(wǎng)式濾波抗流圈和制動電阻器外，整個牽引系統(tǒng)的裝置都放在1個元器件箱里。這樣就大大簡化了傳動裝置各種器件的組裝工作，同時也便于裝車前在試驗臺上進行綜合檢查。另外，這樣布置，傳動裝置的外部動力電路線和控制電路線的數(shù)量就會最少，元器件盒里的動力電線路采用銅母線和電纜。電纜接頭線采用沖頭法固定，控制電路線在接點接合處用沖頭法和快粘膠固定。 動力逆變器在 IGBT 組件和歐佩克公司1 700 V電壓起動器的基礎(chǔ)上進行研究，由車輛制造公司進行開發(fā)生產(chǎn)。傳動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)上進行的，而控制元件的計算和控制芯板則在 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)上進行制造。數(shù)字控制元件可實施異步電機同向量數(shù)學(xué)組件的頻率電流控制計算。該控制元件控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，已申辦專利保護。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傳動裝置的試驗樣車制造完成。2003 年 12 月，7 節(jié)車廂編組的試驗樣車制造完成，并順利通過了牽引動力驗收試驗。決定對國產(chǎn)異步電機牽引裝置進行系列生產(chǎn)。 在極短的時間內(nèi)，一個新的電器安裝車間，包括地鐵車輛異步牽引電機傳動裝置元器件箱組裝專業(yè)化工段便投入了運營（圖1）。車間有相當(dāng)?shù)拿娣e和10條安裝線，可同時進行裝配作業(yè)。根據(jù) 2006 年定單規(guī)模，工廠計劃月產(chǎn)傳動裝置10件套，必要時，裝配數(shù)量還可以增加。 傳動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)了專門的試驗臺。在制造控制組件時，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)備的檢測和檢查。每塊電路板及組裝好的整個控制組件的檢查，在專門研發(fā)的計算機控制的試驗臺上進行，組裝后的控制組件無需再進行儀器儀表調(diào)試和微調(diào)。每個牽引傳動裝置元器件箱，裝車前要進行一連串的功能試驗。試驗工作在試驗臺上進行，牽引傳動裝置用的是同一臺電機。要在整個運營速度范圍之內(nèi)，對整套裝置在牽引工況和電制動工況下的功能狀況進行全面檢驗（圖2）。 為探尋和消除可能會發(fā)生的故障，研發(fā)了一種專用程度軟件，可用移動式計算機來檢測傳動裝置控制組件及機組的狀況、控制指令的傳輸情況以及任何調(diào)節(jié)參數(shù)的動作情況。 截至2006 年5 月，裝有異步電機牽引傳動裝置的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營。另外，裝有異步電機牽引傳動裝置的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營（圖3）。 根據(jù)專家們的評價和司機們的反映，認(rèn)為裝有異步電機牽引裝置的車輛，運行平穩(wěn)性高，動態(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牽引裝置的同類地鐵車輛。3 需要完善的問題 運營期間，這種車輛通過在俄羅斯最繁忙的莫斯科地鐵的運營，包括在地面地鐵線路的運營，積累了豐富的運營經(jīng)驗，解決了運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)異步電機牽引傳動裝置的地鐵車輛在運營過程中需要完善以下問題。 （1）快動牽引傳動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 動力逆變器的驅(qū)動器工作可靠性差，運營中損壞率約 5%，日前已改用 Concept 公司的驅(qū)動器。 （3）冬季運營，特別是在地面線路上運營，若經(jīng)過無遮斷電流分區(qū)時，車上電壓會降至容許范圍以下，會造成牽引傳動裝置元器件箱內(nèi)供電系統(tǒng)電路的變化。 （4）應(yīng)對防止車輪空轉(zhuǎn)和抱死閘保護系統(tǒng)的程序軟件做大量的改進工作。 （5）完善傳動裝置診斷和故障探查的配套程序軟件。 （6）在提高電機質(zhì)量和可靠性方面應(yīng)采取一系列結(jié)構(gòu)改進措施。4 結(jié)束語 目前，地鐵車輛機械制造有限公司是俄羅斯唯一一家能進行自己開發(fā)制造異步電機牽引傳動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裝置產(chǎn)品保修和售后服務(wù)工作。國產(chǎn)傳動裝置的運營支出低于進口產(chǎn)品，主要是零部件可由國內(nèi)企業(yè)修理，設(shè)備出廠運送時間短，價格低。公司可按定貨人的愿望生產(chǎn)和供貨。參考文獻1 А.А.Андреев，В.В.Куракин.Опыт　ИзготовленияиЭк-сплутации　Тягового　Аси-нхронного　Привода　наВагонах　Метро　ПроизводстваОАО 《Метровагонмаш》.Метрои　Тоннели，200（63）