公铁车牵引传动系统分析

传动系统公铁车以其机动灵活、自重轻而牵引力大、经济效益好、运用成本低的优势特点迅速占领市场份额。电气牵引传动系统是公铁车能否正常安全运行的关键。本文整车采用铅酸蓄电池组供电，经牵引逆变器控制一台交流异步牵引电机实现驱动。每车库配备一套备用电池和充电机，司机室操纵台设置各种操作开关、指示灯，车身布车辆公路、铁路运行，置照明、限位、急停等辅助装置。

1方案设计

1.1主要参数。传动方式：直-交电传动；持续速度：8km/h；最高速度：22km/h；动力蓄电池：阀控式密封铅酸蓄电池；牵引电机：三相异步交流电机；电制动方式：再生制动、电阻制动；网络通信协议：CAN。中央控制器：电压等级：DC24V±5%；通信接口：Canopen、RS485、CAN2.0。中央控制器是整个控制系统的主机，用于系统内各类拥有总线的供电组件、电机驱动组件、信号接口组件、人机接口的状态收集，逻辑运算，运动控制和指令发送。中央控制器的运行方式：①上电后，配置总线上各组件的参数，初始化各组件。②将运行指令发送给各组件，并同时读取各组件的状态。③依据各组件的状态，进行逻辑运算、运动控制等。④重复步骤②。1.2主电路。主电路如图1包括动力蓄电池组、24V起动蓄电池、整流/制动单元、牵引逆变器、交流异步牵引电机、辅助逆变器、制动电阻及升降压单元。动力蓄电池由24串12V，58Ah铅酸蓄电池组成，蓄电池性能符合EN60254标准。整流/制动单元包含一个整流单元，一个预充电电路，和一个斩波制动单元。车辆起动时，由钥匙开关闭合起动蓄电池接触器，控制系统及24V应急直流负载通电，此时通过控制系统自检无故障，动力蓄电池组接触器闭合，整车动力系统上电，车辆达到运行状态，车载DC/DC模块可向直流负载供电，也可向起动蓄电池充电。当起动蓄电池故障时，闭合操纵台内的应急起动蓄电池断路器，通过动力蓄电池两组抽头为控制系统供电完成车辆起动。车辆运行时由蓄电池组通过升压模块给直流母线供给电能，向牵引逆变器、辅助逆变器供电，辅助逆变器驱动液压泵电机完成前后导向升降，牵引逆变器驱动牵引电机控制车辆行驶。电制动时，牵引电机作为发电机通过主逆变器向直流母线供电，通过升降压单元给动力蓄电池充电，在电池充满，直流母线电压继续升高时，可通过制动电阻耗散。1.3牵引特性。满载动车和拖车可在10%公路坡道起动；可在30‰铁路坡道上以最大速度22km/h运行；一辆空载动车救援一辆满载的无动力动车+拖车，能正常在最大40‰的坡道上起动，并正常运行到下一站。

2控制要求

整车控制器完成公路、公铁转换、铁路三种模式下车辆运行和状态监控，通过控制牵引系统、牵引蓄电池管理系统、液压阀块、制动阀块、其它辅助设备，来实现整车运行和故障显示。控制框图见图2。公路模式下，导向轮升起，胶轮在公路路面运行。铁路运行模式下，前胶轮脱离轨面，通过前导向轮、后胶轮和后导向轮在轨面上运行。由油门踏板向车辆控制系统发出指令，控制电机牵引驱动。由制动脚踏车辆制动工况，前行程80%对应电制动，后行程20%对应液压最大制动。牵引和电制动采用无级方式，对应不同的牵引和制动力从而调节车辆牵引力和速度。整车控制器与牵引控制系统、动力蓄电池管理系统之间使用CAN进行通信及控制。车辆在电机转速降到零时有自动上电制动的零速锁定功能，当给油门或制动信号时，此功能自动解除。车辆起动平稳无冲击。控制系统包括功能按钮、显示装置、传感器及电子油门/制动踏板。

3地面充电

当车辆返回车库后关闭整车电源，开启车库电源和充电机，将充电插头与充电插座保持连接，打开操纵台“充电”开关，此时车载BMS和车辆中央控制器、控制显示屏由车库电源供电共同检测车载蓄电池状态，当检测到容量不足80%时，将自动充电。车辆处于充电状态时不能牵引。

4总结

本文主要是对某公铁车电气牵引传动系统设计的一般流程进行分析，成果已在实际项目中应用，满足客户需求，得到较好的效果。设计过程和原则对于以后设计工作有参照价值。

参考文献：

[1]段晓，郭明果，时洪光.一种公铁两用轨道车方案设计[J].机电产品开发与创新，2011（01）.

[2]刘娇，徐国佑.电动汽车驱动电机选型及制造简介[J].电机技术，2015（03）.

作者:梁继云 单位:中车四方车辆有限公司