１００％低地板车独立轮牵引传动系统与控制方法技术方案

１００％低地板车独立轮牵引传动系统与控制方法，针对电机纵向布置，双端输出，驱动同侧前后车轮的１００％低地板车传动方式，该装置把车辆直道对中和弯道控制由转向架的机械耦合控制转到电气耦合控制。这样１００％低地板车的优势可以发挥，从电气上解决直道对中、曲线导向的问题。由于该种１００％低地板车特殊的驱动方式－驱动同侧的车轮，它没有传统转向架丧失１／２动力的情况，如果出现故障则同一转向架上两个电机同时失去动力。发明专利技术了逆变器前端的滤波电路和接触器公用一套的电路。这样，当一台逆变器故障时，可以通过一个接触器断开一个转向架上的所有电路，提高可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及为牵引电动机供电的传动系统与控制方法，适合于城市轨道交 通牵引传动，特别是牵引电动机纵向布置、双端输出、驱动同侧前后车轮的100%低地板车独立轮牵引传动逆变器。
技术介绍
为改善轻轨车辆的传统高地板(轻轨车的地板面距轨面在800mm~ 1000mm 之间为高地板)所造成的上下车不便与运行与时间延迟的问题，近年来皆多采 取低地板(轻轨车的地板面距轨面在250画~ 350mm之间为低地板)的设计。低 地板轻轨车辆提供给乘客更舒适的乘坐特性，它不需要高的站台，方便残疾人、 老人、小孩上下车，减小城市景观沖击。低地板车可以减小换乘时间，提高旅 行速度，具有实际的经济应用价值。传统轨道车辆的动力转向架上左右两个车轮固定压装在同一根传动车轴 上，牵引电机驱动该传动车轴从而带动左右两个车轮旋转。但是车辆地板面距 轨面的高度难以降低，如图la所示。为了达成100%低地板车的设计，必须将动 力转向架的地板通道空间保留，因此要求取消传统动力转向架上的传动车轴， 如图lb所示。取消动力传动车轴后，整车的低地〗反面占到地板面的100%，车4仑 上突出的部分可以安放座椅，如图2所示。100%低地板车取消了传动车轴，左右车轮解耦，使其能够分别独立旋转，100%低地板车的独立轮对，就要采用特殊的牵引传动方式。 一种100%低地板车传动方式采用内侧悬挂式动力转向架。转向架有4只相互独立的车轮，对称地布置于转向架的两侧。牵引电动机纵向布置、双端输出，通过一对螺旋圓锥齿轮 构成的减速器和含有橡胶弹性原件的联轴器，驱动着一前一后的两只车轮。一 个动力转向架上配置两台电动机。这样的布置既可使左右车轮中间的位置设置 成低地板，还由于驱动装置的可接近性好，所有枱r修工作不必在地沟中进行，使得拆卸和维修均很方便，该传动方式如图3所示。传统车辆的动力转向架上布置两台牵引电机，同一转向架上的两个牵引电 机由一个牵引逆变器驱动。列车在平直轨道上行进时，两个牵引电机受到同一 频率，同一电压的牵引逆变器供电，产生同样的转速，在平直轨道上行进。但 是当列车过曲线时，由于内外侧轨道半径不同，所以会造成内外侧车轮线速度 不一致，进而要求内外侧电机转速不同。内外侧转速差如公式(1)所示，该公 式的推导可以参考
技术实现思路
中的相关公式。^"及及 (1)其中A"为内外侧转速差，d为轨距，V为列车速度，u为齿轮减速比，DJ 动车轮直径，R为曲线半径。当车辆选定后，轨距d,齿轮减速比u,动车轮直径 Dm分别为常数，则列车过曲线时，内外侧转速差A"与列车速度V和曲线半径R有 关系。曲线半径越小，内外侧转速差越大；过曲线时列车速度越高，内外侧转 速差越大。但是内外侧牵引电机是由同一逆变器供电，内外侧牵引电机的转速 相同，为了满足过曲线的要求，就要把车轮的踏面设计成圓台型曲线，外侧转 弯半径大的车轮和轨道接触圆半径大于内侧转弯半径小的轮轨接触圆半径。这样当内外侧车轮转速一样的情况下可以利用车轮踏面形状来解决转弯问题，如 图4所示。但是，这种驱动牵引电机的方式存在列车过曲线时速度不能太高，转弯半 径不能太小等缺点。而且当列车速度过高或转弯半径过小，仅靠车轮踏面不同 半径的滚动圆不能完全弥补，故在轮轨间将产生较大的滑动，从而加剧了轮轨 之间的磨耗和噪声。受轨道不平顺和轮对加工时安装误差的影响，车轮对在运 行过程中一旦偏移，便难以自动回到轨道中心。若轮轨关系匹配不好，轮缘磨耗较严重；低速时可能产生明显的摇头振动。
技术实现思路
针对电机纵向布置，双端输出，驱动同侧前后车轮的100%低地板车传动方 式，要求在直道上两侧电机转速同步控制，在弯道上两侧电机转速过弯控制，过弯时车速不能太高、转弯半径不能等缺点，同时考虑到轨道不平顺和4仑对加 工时安装误差的影响、空转/滑行再粘着控制的需要、轮径补偿等要求专利技术了100%低地板车独立轮牵引传动系统。10 0%低地板车独立轮牵引传动系统，用两个逆变器对两侧不同的牵引电机供电，牵引电机通过齿轮箱连接独立轮的端轴。这样在平直轨道上两个逆变器提供相同频率的电源，可以满足两侧牵引电机同步速度控制；在弯道上，逆变器根据车辆速度和转弯半径确定内外侧牵引 电机的供电频率。这样即使在转弯半径比较小的时候，也能完成过弯控制，轮 轨间磨耗减小。而且，实际应用中的两侧车轮都有差别，这样可以根据实际中 两侧车轮直径，控制两侧逆变器的供电频率，实时补偿两侧车轮因加工或磨损 时造成的速度差。100%低地板车独立轮牵引传动系统，包括由受电弓、浪涌吸收器与熔断器 连接构成的网侧电路；由充电接触器、线路接触器、充电电阻与电容放电电阻 连接构成的充、放电电路；由直流滤波电感与直流母线电容连接构成的直流滤 波电^各和驱动两个交流电动^L的两台逆变器。当逆变器发生故障时，直流滤波电感限制直流电流的上升率，以便在4企测到 逆变器故障时，有时间让直流高速开关在电流限值内分断，以避免逆变器短路 对电网产生的冲击。由直流滤波电感与直流母线电容连^l妄构成的直流滤波电^各， 限制直流侧电压波动和避免高次谐波对电网及轨道信号的影响。两台逆变器的充、；改电电^^和直流滤波电^各合并为一。这样可以减小体积和 成本而且当一台逆变器故障时，可以通过一个接触器断开一个转向架上的所有 电路，提高可靠性。两台逆变器由至少6个半导体开关器件连接构成电压源逆变器，包括制动电 路。逆变器将直流电变换成变压变频的交流来驱动两个交流电动机。该装置有两套逆变器分别给转向架上左右两台电动机供电以满足在直道和 弯道上的控制要求在平直轨道上具有自动对中能力，在弯道上有曲线导向能 力。而且当左右轮径不相同时，两个逆变器可以方便进行轮径补偿。由于该种 100%低地板车特殊的驱动方式——驱动同侧的车轮，它没有传统转向架丧失1/2 动力的情况，如果出现故障则同一转向架上两个电机同时失去动力。专利技术了逆 变器前端的滤波电路和接触电路公用一套的电路。这样，可以减小体积和成本 而且当一台逆变器故障时，可以通过一个接触器断开一个转向架上的所有电路， 提高可靠性。100%低地板车独立轮牵引传动系统的控制方法，包括步骤如下；步骤l:根据运行线路情况，确定列车是在直道上行驶还是曲线上行驶。步骤2:采集拖车转速llt、动力转向架上两侧电机转速Ilna、 11m2和拖车车轮直径Dt、动车两侧车轮直径D^、 Dra2。计算列车行驶速度v。步骤3:如果列车是在直道上行驶，根据列车速度V、和动车两侧车轮直径Dml、 Dra2，算出轮径补偿时两侧电机要求的转速ru'和ru24。步骤4:如果列车是在弯道上行驶，根据线路情况和转弯半径R、列车过曲线的速度V，算出列车过曲线时两侧电机要求的转速Ilmr和nn/。步骤5:根据两侧电机要求的转速rin/和nn/、电机的实际转速ru、 r^2和逆 变器直流母线电压、电机电流利用电机矢量控制算法，使电机的实际转速达到 要求转速。这样就可以满足列车过直道和弯道控制要求并能进行轮径补偿。i兌明长口下当列车行进时，拖车车轮不存在空转和滑行，它的磨损很小，所以列车行 驶速度V可以由拖车转速和拖车轮径算出。根据拖车速度传感器测量的速度nt (rpm)，拖车车轮直径为Dt (m),列车速度V (m/s)为V=nt*Dt*丌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种１００％低地板车独立轮牵引传动系统，其特征是：用两个逆变器对两侧不同的牵引电机供电，牵引电机通过齿轮箱连接车轮端轴。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志刚，李哲峰，刁利军，林文立，赵明花，卢西伟，狄威，贾利民，牟富强，沈茂盛，张钢，王磊，梅樱，罗荣娅，
申请(专利权)人：北京交通大学，北京链奕通易轨道交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]