关于高速动车组牵引传动系统的探讨

章晓龙

摘要：高速动车组的发展为中国的铁路事业做出了很大的贡献。人们的出行方式由最初的乘坐汽车到飞机，至现在的高速动车组，也是铁路行业多年努力的结果。由于高速动车组的经济型、高效型、安全型更受广大人们的喜爱，随着人们对高速动车组提出了更高的需求，所以需要对动车组的牵引系统进行优化，从而能够更好的推动高速动车组牵引系统的发展，确保我国铁路交通行业的稳定发展。动车组传动系统为动车组的动力传输装置，牵引电机产生的牵引力通过轴及齿轮箱传导至车轮上，最终产生了牵引作用。本文主要是针对我国高速动车组的牵引系统结构组成进行介绍，并详细讲述组成部件的分布以及工作原理。

关键词：高速动车组 牵引系统 结构分布 工作原理

一、我国高速动车组牵引传动控制系统的发展现状

1.1 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，方式为两种：动力集中、动力分散的牵引动力配置。第一种动力集中的方式是普遍、传统的电力牵引方式，由于这种方式已经使用多年，不论是结构上还是技术上都相对较为成熟，并且被广泛应用;第二种是动力分散的方式，这种方式的技术现阶段还不算成熟，运用的范围较小，技术还不算太成熟，具备的缺点是技术不稳定、资金投入高等弊端。

1.2 我国高速动车组以直流传动制式为主

我国高速动车组主要是CRH3型动车组，牵引传动制式主要有两种方式：直流传动制式、交流传动制式。在我国高速动车组行业大多数采用的是交流传动制式。由于直流传动制式的应用较不广泛，所以现在很多生产商家已经逐步采用交流传动方式的牵引技术。

1.3 普遍采用微机牵引控制系统

我国铁路机车普遍采用微机牵引传动系统，但在较为传统的直流传动机车上仍然有大量的模拟电子控制系统。在列车通信网络快速发展进步的新形势下，我国的高速动车组也开始使用通信网络进行控制和信息的传递。

二、传动系统的结构分布

我国高速动车组的牵引传动系统的组成结构如下。每列车的牵引传动系统主要由：一台牵引变压器以及冷却单元、一个牵引控制单元、8台牵引电机、4台牵引电机冷却风机。牵引变压器安装在每列车的2车及7车的位置，为相邻两个动力车的两台牵引变流器分别提供单相交流电源。

三、组成部件的介绍和功能

1.牵引变壓器

牵引变压器的两侧安装变压器的冷却装置，牵引变压器主要是配置于高速动车组的2车和7车。牵引变压器为单相心式变压器，额定工作电源为25 kV 50 Hz AC 供电，该电源电压用于产生整车牵引力。牵引变压器将一次绕组上的输入电压降压为四个二次绕组输出电压（1900V50Hz AC）。牵引变压器容量为6433kVA，采用高等级耐热绝缘材料实现大容量轻量化设计，冷却液采用高燃点酯油提高防火安全性。主油箱及储油柜为一体化结构，降低变压器整体高度;主要附件采用标准部件，如高、低压端子、油位探测器、油流继电器、PT100 及压力释放阀等，减少维护和检修工时，降低维护成本，冷却系统与牵引变压器通过减震器与车体弹性吊挂。牵引变压器上采取了多种保护措施，以防止变压器过载，包括冷却回路中的温度监控防止油温过热、流量监控及接地回流传感器实现差动保护。

2. 牵引变流器

牵引变流器冷却装置独立于牵引变流器，并安装在每个牵引变流器箱体旁边。牵引变流器的主要功能是为4台牵引电机的运行提供3相交流电源，由集成在牵引变流器箱体内的牵引控制单元控制牵引变流器的工作状态。牵引控制单元读取冷却回路的温度和进出口水压，从而保护牵引变流器防止出现热过载。牵引变流器具有过流和过压保护，中间直流环节设有过压抑制电阻，用于缓解中间直流电路的过压，防止对功率半导体器件造成损坏。牵引变流器中间直流环节设有接地电压传感器，检测牵引变流器的接地故障。若牵引变流器发生重大故障，将自动切除对应故障牵引变流器。

3.牵引控制单元（TCU）

牵引控制单元（TCU） 用于控制牵引变流器的工作，是牵引变流器的重要组成部分。TCU 至少包含以下主要功能：

（1）调节牵引或电制动力，调节牵引变流器直流环节电压，为牵引变流器生成控制信号;

（2）控制如预充电接触器和辅助输出接触器开通/关断

（3）监控和保护牵引部件

4.牵引电机

牵引电机均配置于高速动车组的动车转向架上，动车组为8辆车编组，共计16个转向架，8个动车转向架，没个转向架有2个牵引电机，每列车共计16台牵引电机，牵引电机为三相异步牵引电机，主要安装于转向架构架上。一个转向架配置的两台牵引电机所需要的冷去空气均由同辆车车下设备舱内的牵引电机通风机来提供。

牵引变流器为牵引电机提供电流，采用强迫通风的冷却方式，定子绕组采用200 级绝缘。电机采用整体式机座结构，这样的结构可以满足动车组轻量化要求，又能够最大程度的保证其强度。为满足动车组轻量化的要求，在设计初时将端盖采用铝合金的材料。此结构的牵引电机具备以下优点：重量较轻、体积较小、功率大但是密度较高等优点。机械力通过齿轮箱等传动部件将转动力矩从牵引电机传递到轮对。

四、结束语

综上所述，可以对高速动车组的牵引系统有个更深的了解，牵引系统作为高速动车组的重要组成系统，对车辆提供牵引力确保车辆平稳行驶，但是现有的技术指标还需要逐渐提高才能满足科技和技术的进步。从事铁路行业的都知道牵引系统存在的质量问题比较多，牵引变压器、牵引变流器、牵引电机的质量问题多而杂，目前所发现的质量故障已经有相应的解决措施了，还有一些未出现的问题或者出现了没有更好解决措施的问题还需要设计、质量、售后人员进一步去探索，开展专题研究。

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