提升轨道交通牵引系统技术和服务水平


日期:2017/08/24 来源:MM《现代制造》

2010年以前,中国的轨道交通牵引系统市场几乎全部被几家外资品牌所占领,自主技术一直未能突破。英威腾作为自动化领域的领军企业,2010年初成为国内第一家中低压变频器行业的上市企业。当时,基于一定的技术储备和研发牵引系统的良好条件,以及在国家发改委的鼓励和支持下,英威腾启动了牵引系统的研发工作。

在启动牵引系统的研发工作过程中,英威腾遇到了多方面的困难。首先是人才团队的建设,虽然这个行业的研发人才非常稀缺,但是在公司的积极努力和英威腾上市公司的支持下,公司通过调转、招聘等方式聚集了一群有丰富行业经验的专业研发人才。

其次是技术上的困难。牵引系统由于安装空间的限制及恶劣的运营条件,技术含量非常高。英威腾的控制方法为矢量控制,在低速段采用通用的异步调制,中高速段采用带谐波消除技术的同步调制策略,实现各个切换点的平稳转换非常困难,我们的试验从2 kW的小型负载电机做起,成功后逐步提升功率,最终做到对4台并联的200 kW共800 kW的电机的控制,每一次功率的提升,都会产生新的技术问题,中间不断修正完善控制软件,同时,也多次更改硬件控制方案,甚至控制CPU类型都更换过。还有一个技术难点是结构设计,不但有安装尺寸和强度的要求,还要做到防尘防水、维护拆装简单,我们花了大约3年的时间,前后共生产制造了5批箱体进行测试验证,最终达到满意的效果。另外,逆变模块结构、电磁兼容性等方面,也解决了大量的技术问题。

再有是装车试验实施的困难。在国家发改委和中国城市轨道交通协会的协调下,在广州地铁集团有限公司和中车株洲电力机车有限公司的鼎力支持与协助下,这个问题最终得到了解决,一列完整英威腾牵引系统安装在广州地铁八号线的T32列车上,完成了全部列车型式试验、线路运行试验和50 000公里载客运营考核,并通过了各项评审,目前依然处于良好运营状态之中。

从启动研发开始,到获得国家发改委的最终评审通过,我们总共花了5年零2个月的时间。在这段时间里,我们完成了大量的工作:从研发试验方面讲,经历了原理验证、方案设计、多版样机试制、公司内部型式试验、独立第三方型式试验、设计联络与设计审查、小批量生产试制、装车调试、列车型式试验、线路电磁兼容性试验、信号联调试验、空载运行试验和5万公里载客运营考核等过程。

从公司成立启动研发开始,我们始终将研发目标定位于高端应用,参照国际最先进的技术,结合国内使用条件特点和客户的实际需求,研发具有100%自主知识产权的牵引系统。经过大量的测试和实际运营考核证明,该系统具有独特的特点和技术优势,具体表现在:牵引采用矢量控制,并引入谐波抑制策略,整个控制过程平稳无脉动,而且有效降低了线路损耗和干扰;集成式布置,降低了重量并大大简化了车底的电缆连接;采用强迫风冷散热,功率余量大,在典型A型地铁额定载荷下,从80 km速度到电空制动转换点,电制动能完全单独满足常用制动的要求,也可以做到全电制动到零速,同时噪声值在同类强迫风冷系统中处于很低的水平,改善了乘客的乘坐舒适度;另外,在用户界面友好性、接口的可扩充性、无线故障诊断、监控及维护等方面均做了一些有创造性的尝试。目前,我们的牵引系统在广州地铁八号线运行的情况非常好,总的故障率比其他列车的平均水平低25%,可靠性得到了充分的验证。另外,经过长期实际载客运行测试证明,能耗与噪音等指标均优于行业平均水平。

针对市场的需求,英威腾有着自己的规划与目标。首先,我们将尽快实现市场突破。参与到轨道交通行业,为行业带来活力。在技术指标方面,我们希望在系统效率指标和噪声指标形成行业的新标准;可靠性方面,我们将努力降低故障率25%以上;服务方面,彻底改善现有局面,树立行业新标杆;全寿命费用方面,大幅降低维护成本。