上海工程技术大学课程设计

《城市轨道交通车辆电气设备课程设计》 课程报告
报 告 题 目 城市轨道列车牵引系统模拟 学 生 姓 名 袁宇星 班 级/专 业 041211228 指 导 教 师 王宇轩 完 成 时 间 2012.12.28 目 录 1、引言………………………………………………………………………………1 2、城轨牵引系统……………………………………………………………………2 模拟列车牵引系统………………………………………………………………3 3.1基于小功率交流电机的牵引模拟系统………………………………………3 3.2模拟系统数据采集……………………………………………………………4 心得体会…………………………………………………………………………5  1、引言 地铁是指在城市中修建的快速、大运量、大众化、用电力牵引、线路全封闭的轨道交通。目前地铁已经不局限于运行线在地下隧道中的这种形式，而是泛指采用高规格电客列车同时高峰小时单向运输能力在3万至7万人的大容量城市轨道交通系统。运行线路多样化，采用地下、地面、高架三者有机结合建造而成。 　　地铁与其它交通方式相比特点：（1） 地铁交通是大型城市基础设施，为社会生产和生活提供基础服务，具有显著的公益性 。（2） 地铁交通基础设施的线路、车站、通信和车辆等，具有资产专用性，一经完成不能它用。（3） 地铁交通建设成本高，规模大，回收周期长。地铁网络系统规模的扩大，可以降低成本。（4） 地铁交通项目的规划、设计、建设和运营等各阶段，需多专业、多行业、多企业间相互配合。 这次的课程报告我主要是模拟城轨列车的牵引系统，通过课题研究，我更清晰的了解牵引及电制动特性，明白了在列车行驶过程中对列车状态检测的重要性，也为我更好的服务于地铁打下良好的基础。 2、城轨牵引系统 在城市轨道列车牵引中，电力牵引是一种将电能作为动力的牵引方式。城市轨道车辆的电力牵引系统基本功能是车辆经电网络吸取电能转变为驱动车辆所需的机械能；并在必要时将车辆的机械能变成电能，对车辆实施制动。故在电力牵引系统中的主要组成部分是机电的变换装置——电机，并且电力牵引系统以牵引电机为控制对象，通过对电机的牵引力和速度进行调节，以满足列车牵引和制动特性的要求。而现在国内外城轨列车电力牵引的发展情况具有下面几点： 广泛应用三相异步牵引电动机及逆变器，并且使用变频变压技术； 微电子技术在地铁列车牵引、制动、辅助控制、信息存储和显示、防滑与放空转控制以及行车安全等方面均有较广泛的应用。 牵引变流器广泛采用IGBT模块作为主开关器件，由于该类电力电子器件具有很高的开关频率，从而使电源输出特性更高，控制能力更强。 对于我国来说，城市地铁的建设起步较晚，但随着改革开放与国民经济发展日益得到重视，我国地铁车辆得到了迅猛的发展。 3、模拟列车牵引系统 对于城市轨道交通，列车的牵引系统的工作特性的研究都是至关重要的，迅速、平稳地抵达预定停车点。列车行驶过程中有两个显而易见的矛盾体,即能耗与时间。由于机车都存在一个与设计和制造相关的经济速度,故将机车潜力发挥到最大并不总是最有利。不难看出,要节能,就应减少列车行驶过程中的制动次数和制动时间。由于列车行驶过程中受力变化很复杂,因素间的影响大多是多重、非线性的,对这种减少的控制是非常困难的。 列车运行有3种典型的牵引策略: ①节时策略,即最小运行时间; ②节能牵引策略,即探讨在给定线路条件下最节能的牵引方法; ③在给定线路条件、列车参数和两点间运行时分条件下寻求比较节能的机车牵引方式。同时要给日常运输组织工作及驾驶员操纵留有余地,列车区间标准运行时分一般大于区段内最小区间运行时分。实际上,驾驶员并不总是能实现理想的机车操纵方案。 3.1基于小功率交流电机的牵引模拟系统 由于上一节内容中所提到的城轨列车牵引实验平台建设的困难性，较普 遍的实验系统是基于小功率交流牵引电机的模拟系统。该实验系统利用图形化编 程（G语言）软件平台，通过设计、编写软件数据采集模块的程序，实现模拟输入输出；利用信号处理模块将模拟输出数字信号转换为励磁电流电信号，使计算机能够在计算模拟运行阻力的同时，控制交流测功机模拟列车运行阻力进行逆扭 矩加载，对列车运行状态进行监测，由此来实现对城轨列车牵引转速、转矩的闭 环控制。然后，利用LabVIEW丰富的数据处理分析控件和编写的数据处理及显 示模块的程序，计算机可以用实时监测出的变化的波形图表来精确地显示电流电 压、转速转矩等多项动态参数。然后利用数据存储模块，可以将采集和处