电力电子技术与铁路机车牵引动力的发展闫云飞

电力电子技术与铁路机车牵引动力的发展闫云飞

闫云飞

天津南环铁路电务有限责任公司天津300000

摘要：一直以来铁路系统都因其运输速度快、稳定效果好、整体成本偏低等因素的特点而广受欢迎，并且人们需求以及市场经济的引导下而不断有新型技术融入到了机车设备当中，使机车设备的结构以及性能不断的得到优化、增强。这在满了当前社会各种要求的同时也显现了巨大的发展潜力，尤其是电子技术被运用到了铁路系统机车设备之后，让机车设备的发展愈发快速。

关键词：电力电子技术；铁路机车；牵引动力；发展

一、电力电子技术的分析

1、电力电子技术的涵义

电力机车在实际的使用中存在较多的难点，尤其是在电能的有效控制方面的难度较大。在对电力机车不断优化改良的过程中，优化对机车设备电能的控制效果也是当前机车研发制造领域的关键性研究课题。电子电力技术是一种有别于传统的电子技术，它是一门新兴的应用于电力领域的技术，电力电子技术通过效利用电子器件，例如：GTO、如晶闸管等，对电能进行有效控制和调节。并且利用该技术可以轻松将电力功率调高或者降低，有使用方便、快捷等特点。电子电力技术与信息电子技术有很大的区别，它主要运用于电力的变化和使用。电力电子技术目前已经成为了一项重要的电力交换技术，伴随着我国的快速发展，互联网时代的到来，电力电子技术也在逐步提升，该技术不但可以有效控制机车牵引系统中的各种设备，还能够对传动速度的快慢进行调节。目前该技术也逐渐成为了自动化专业和电气工程中一门非常重要的课程，在专业人才培养中占着非常重要的位置，被越来越多人重视。

2、电力电子技术的优势

在机车设备的发展阶段中，电力电子技术的出现以及使用发挥了关键性的作用，这项技术也成为影响机车实际性能的关键性技术，对于提升机车设备性能有着巨大的优势。第一，在不断对交流电机设备进行优化改良之后，在保证电机设备性能的同时也使电机设备的体积不断缩小因为机车设备上的空间有限，缩小了电机设备的体积也就给机车设备留下了更多的使用空间。现代机车设备电机在优化的阶段中整体朝向体积不断减小、设备性能不断增强、设备整体质量逐渐提升的方向发展，使铁路系统的运行速度得到保证。而且电力电子技术所带来的影响远不止于此，这项技术还能改变列车运行铁轨之间的作用力，这种保证措施对于当今不断提速的火车系统来讲显得尤为重要，既达到了保证列车运行速率的目标，也满足了保证列车运行安全稳定的要求。第二、对于以往的机车还存在着不稳定的特性，合理的利用电力电子技术能够对机车的中枢系统进行控制，从而保障机车行驶的稳定性，在一定程度上也减少了事故的发生几率；第三、电力电子技术加大了异步交流电动机的使用率，从而使得牵引的性能不断升高，促进机车的正常运行；第四、对于电力电子技术的使用，还可以进一步提高机车运行的可靠性能，该技术的使用能够对电动机无换向器进行有效控制，消除转向器和电刷之间的磨损。

二、铁路系统机车设备发展分析

机车设备的发展也正是机械设备的发展历史，从最初的简单机械不断的优化发展为现代高性能的机械设备。在机车设备发展的最初时期，机车设备为蒸汽类型的机械设备，蒸汽类型机车的出现是铁路系统发展萌芽，将人类社会带入了新的发展时期。但这种蒸汽类型的机车设备也存在着动力不足、操作僵硬繁琐的问题。在机车设备制造技术不断吸纳各种新型技术之后，出现了电力类型的机车设备，从而使机车设备的性能发生了全面强化，使机车设备的操控更加高效、牵引力更加的强大，早期的电力类型的机车设备主要使用直流电能作为机车设备的供给能源。

在科技变革的推动下，机车设备也再次得到了优化，出现了晶闸管整流器类型的机车设备，这也标志着人类在利用电能以及电子设备的道路上又向前迈进了一步，这种电子类型的机车除了继承下了之前机车设备良好性能之外，还在电能的利用上取得了突破，在机车设备运行中使用了50Hz以及60Hz的电能技术。而电能类型机车的优化升级时至今日仍在继续，出现了更高效的机车设备，推动了机车设备的发展。

三、现代机车设备制造领域中电子技术分析

1、电子技术概述

电力机车在实际的使用中也存在较多的难点，尤其是对于电能的有效控制方面难度较大，而在对电力机车不断优化改良的阶段中，增强机车设备对电能的控制效果也是当前机车研发制造领域的关键性研究课题。在机车由蒸汽类型过度到电力类型之后，也出现了大量的电能控制设备，实现了高水准的电能控制目标。机车设备当中在加入了电力电子类型的机械设备后，也就实现对电能的精准控制，让电能的控制以及变化都能按照人们的预期的进行，在提升电能利用效率的同时也增加电力类型机车的实际性能。

2、铁路机车牵引动力今后的发展与创新

在科技进步和铁路运输需求的直接推动下，传统的牵引动力方式已不能适应铁路今后的发展，因此，如何提高并完善机车牵引动力技术是今后铁路运输发展的首要方向。

1）确保机车行走安全

高速和重载是铁路运输系统最为突出的特点，是其区别于航空、公路和水运系统的标志之一，如何在高速重载的前提下确保机车行走安全就成为牵引动力技术发展中不得不面对的现实问题。一切牵引动力技术的改进和发展都要建立在安全的基础之上，否则就无法投入使用，一旦违规，必然会发生安全事故。例如2011年甬温线发生特大铁路交通事故，造成40人死亡、172人受伤，很大程度上就是因为铁路系统一再提速，仅考虑机车牵引技术的不断提高和改进，从而忽视了制动技术的发展，最终造成了7•23特大事故的发生。铁路机车牵引动力在发展的过程中应当合理规划、适度发展而不是过度超前，并且机车最高速度目标值一定要谨慎确定，务必保证行车安全。

2）加强计算机网络控制

现代高速动车组合和重载货运列车中广泛采用了计算机网路及控制技术，使得控制性能和精度都有大幅度提高，机车上的相关设备可以通过网络相互连接起来组成一个有机的整体，形成控制、诊断和监控的技术平台，从而实现机车系统化、信息化和智能化。例如在日本，调度中心的乘务指导者和检修基地甚至可以实时调用某一列正在运行中的高速列车司机台上显示的信息界面，极大地方便了司乘人员的现场指导和事后的分析工作。

3）研究交流电动机调速控制

交流传动机车相对于传统的交直传动和直流传动有着十分优越的性能，目前国际上的主流形式是异步交流牵引电动机调速系统，该系统采用矢量控制、直接力矩等先进技术，另外，该系统采用大规模集成电路的高速运算芯片DSP等专用芯片，使得三相交流传动系统在控制特性、抗干扰能力以及调节特性方面得到进一步的提升和完善，有利于机车安全稳定地运行。因此，我国应当提高交流传动技术的系统设计和集成，不断完善交流电动机调速控制技术，这将是我国机车今后发展和创新的趋势。

结束语

由于铁路系统在运输方面拥有着运输速率快、稳定性能良好、运输成本低廉的特点，无论在客运还是在货运领域都有突出的作用。在未来的社会中也将会发挥出更大的优势。而机车作为整组列车的牵引装置，也是决定列车设备运行效率的关键，要能在充分使用现代电力电子技术的同时不断对电子技术进行优化，保证设备的运行效率。

参考文献：

[1]张扬扬.电力电子技术与铁路机车牵引动力的发展[J].职业技术，2018（03）：58.