轨道交通机车车辆组合试验标准新增项目研究

摘 要：目前IEC61377：2016《轨道交通 机车车辆 牵引系统组合试验方法》已发布实施，但相对于旧版标准新增部分试验项目各检测机构还不具备试验能力，通过对新版标准解析研究及提升现有试验系统能力，确保满足新版标准的要求，为组合试验的实施提供了规范。

关键词：轨道交通；机车；组合试验；标准；试验能力

0 引言

在新标准的适用范围中，牵引系统定义为：由可能用到的牵引电动机、变流器、包含软件在内的牵引控制装置、变压器、输入滤波器、制动电阻、主断路器、冷却装置、传感器、接触器等组成，而组合试验主要用于验证各部件在系统中的匹配性。由于组合系统对机车车辆牵引系统的重要性，世界各国均非常重视，所以具备新版IEC61377：2016能力的需求迫在眉睫。为满足新版标准，目前组合试验系统需新增能开展牵引制动转换、反转起动及线路分布曲线下的能耗试验的能力。

1 组合试验系统概述

组合试验台由试验电源、牵引负载系统及辅助电源和列车辅助负载组成。此次试验台中牵引负载系统采用的是背靠背（两个相同的被试牵引系统）能量反馈式试验系统，由于其陪试负载系统带有四象限脉冲整流器，可以实现四象限运行，且控制方案简单、经济可靠，已成为主流的试验系统方案。

本次用于调试及验证的被试牵引系统为：南非22E机车变流器、YQ775电机，陪试牵引系统为TGA6C变流器、YQ1224电机，其中两台陪试电机经过齿轮箱连接一台被试电机。

2 新增项目解析

2.1 牵引制动转换试验

2.1.1 目的是验证系统在不同条件下进行牵引和制动转换的能力。试验应在牵引和制动满转矩/满功率下的2个速度点进行转换：速度点1：牵引和制动最大转矩差，速度点2：牵引和制动最大功率差。

2.1.2 设计思路：被试变流器在牵引或制动被停止3s内不封锁逆变脉冲；在控制软件中增加牵引与制动切换按钮，并可以设定切换时间；增加速度限值保护值设置。

2.2反转起动试验

2.2.1 目的是验证牵引系统从反方向到正方向牵引车辆的能力，模拟车辆停在有坡度路线的起动功能。这要求试验台的负载调节系统具备恒力矩加载能力，转速能从反向到正向转换。

2.2.2设计思路：通过判断电机速度传感器的电平信号来识别电机转向；设置陪试变流器最大发挥力矩限幅值，当被试变流器给定转矩大于设定的最大发挥力矩限幅值的1.5-2倍，电机将反转；增加速度限值保护值设置。

2.3线路分布曲线下的能耗试验

2.3.1目的是测试牵引系统在试验大綱规定的线路分布曲线下的能耗。其中线路分布曲线特性应在试验前重新计算，计算时应按实测转矩而非参考转矩来计算。

2.3.2 设计思路：陪试及被试变流器的控制软件可以互相通信；陪试控制软件应开发相应接口来导入固定格式的数据，并以能允许的上限速度读取数据，直至无数据时系统即自动安全卸力并停机；陪试控制软件主要导入数据为当前车速，同时与被试控制软件通信，告之当前车辆运行级位（牵引为正，制动为负，惰行为0），被试变流器发挥相应力矩，同时需关注变流器的响应速度。

3 结果验证

3.1牵引制动转换试验

试验中，被试变流器分别运行在牵引和制动满转矩/满功率工况下最大转矩差和最大功率差的转速点，进行牵引制动转换，系统均能正常运行。

速度点1：牵引和制动最大转矩差

牵引→制动 制动→牵引

速度点2：牵引和制动最大功率差

牵引→制动 制动→牵引

3.2反转起动试验

设置陪试变流器最大发挥力矩限幅值为5000Nm，被试变流器给定力矩8000Nm，电机转速由+20r/min反转为-108r/min，中间电压未出现明显变化，系统运行正常。

3.3线路分布曲线下的能耗试验

线路数据为长沙地铁实际运行模拟曲线某段，重复进行四次，结果表明：测试系统记录的数据与导入的线路分布曲线吻合，同时系统运行正常。

注：试验中被试控制软件记录的数据在制动工况时没有区分制动力的方向（图3），均用正值表示，因此实际牵引工况可以根据速度的变化来确定，即加速或保持速度稳定时为牵引工况，减速时为制动工况，力矩完全归零时为惰行工况。

4 结语

近些年来，我国轨道交通机车车辆交流传动系统的市场份额日益增多，开展牵引系统组合试验及其研究也日益重要。本文对IEC61377：2016新增项目进行了解析研究，并对现有试验系统进行能力提升，使其具有新增项目的试验能力，在满足了轨道交通机车车辆组合试验新要求的同时，提升了在轨道交通检验领域的行业竞争力。

参考文献：

[1] GB/T 25117.1-2010 轨道交通 机车车辆 组合试验 第1部分：逆变器供电的交流电动机及其控制系统的组合试验[S].

[2] IEC 61377：2016 轨道交通 机车车辆 牵引系统组合试验方法[S].

[3] 廖长鑫，刘贵. 轨道交通机车车辆牵引电传动系统组合试验标准解析[J].机车电传动，2013（3）

作者简介：陈久力（1989-），男，本科，助理工程师，一直从事电机、变流器及其组合系统的检测试验技术研究工作。