跨座式单轨牵引传动及控制系统技术特点和发展趋势

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1 跨座式单轨牵引传动及控制系统技术特点和发展趋势
青岛四方车辆研究所有限公司

2 内容提要 跨座式单轨列车概述 跨座式单轨牵引传动系统设计 跨座式单轨牵引传动系统技术发展

3 跨座式单轨列车概述 　跨座式单轨列车典型特点 占地面积小，空间利用率高 有效利用即有路面交通上部空间 运营安全 可靠的车辆结构设计 专有路权 施工简便 工程造价低，仅为地铁系统造价的1/3～1/2 建设周期短

4 跨座式单轨列车概述 　跨座式单轨列车典型特点 适应地形能力强 爬坡能力强（60 ‰ ） 曲线半径小（50m） 行驶速度快，运量适中 环境效应优越 低噪声 乘坐舒适

5 跨座式单轨列车概述 重庆跨座式单轨列车基本参数
列车编组 4至8辆编组 供电电压 DC1500V 最大坡度 60 ‰ 最小曲线半径 50m 载客能力 4辆编组: 884人 6辆编组:1344人 8辆编组:1804人

6 跨座式单轨列车概述 重庆跨座式单轨列车动力性能指标
最高时速 80km/h 起动平均加速度 （5～30km/h） ≥0.833m/s2 常用制动平均减速度（电-空混合制动） ≥1.1m/s2 紧急制动（空气制动） ≥1.2m/s2 纵向冲击率 ≤0.75m/s3

7 内容提要 跨座式单轨列车概述 跨座式单轨牵引传动系统设计 跨座式单轨牵引传动系统技术发展

8 跨座式单轨列车牵引传动系统设计 　跨座式单轨自主化牵引传动系统发展历程 二号线4辆编组 二延线6辆编组 三号线8辆编组

9 跨座式单轨列车牵引传动系统设计 　跨座式单轨列车牵引传动系统概述(重庆) 灵活的系统配置 牵引系统采用架控方式。两辆车为一个牵引单元，全列由2个（4编组）、3个（6编组 ）或4个（8编组）牵引单元组成，各单元间相互独立，提高系统的独立性、可扩展性 及故障情况下的可靠性。

10 跨座式单轨列车牵引传动系统设计 　跨座式单轨列车牵引传动系统概述(重庆) 牵引系统高压回路图

11 跨座式单轨列车牵引传动系统设计 　跨座式单轨列车牵引传动系统概述(重庆) 牵引系统主电路图

12 跨座式单轨列车牵引传动系统设计 跨座式单轨列车牵引传动系统概述(重庆) 牵引系统主要参数 额定输入电压 DC1500V 额定容量
　跨座式单轨列车牵引传动系统概述(重庆) 牵引系统主要参数 额定输入电压 DC1500V 额定容量 300kVA 输出频率范围 0～100Hz 电机控制方式 矢量控制 冷却方式 热管走行风冷 电机额定功率 105kW VVVF逆变器 牵引电机

13 跨座式单轨列车牵引传动系统设计 跨座式单轨列车牵引传动系统概述(重庆) 辅助系统主要参数 辅助逆变器参数 额定输入电压
　跨座式单轨列车牵引传动系统概述(重庆) 辅助系统主要参数 辅助逆变器参数 额定输入电压 DC1500V（900～2000V） 额定容量 100kVA 正弦波畸变率（THD） <5% 冷却方式 热管走行风冷 充电机参数 3AC380V 8.5kW 辅助逆变器 充电机

14 跨座式单轨列车牵引传动系统设计 　跨座式单轨列车牵引传动系统特点 橡胶轮胎的采用 减小了车辆运行的振动， 提高了舒适性 采用双极受流，改变牵引 系统接地方式及漏电检测 高黏着，有利于提高牵引 力 运行阻力增加，影响长编 组车辆的救援

15 采用双极受流，牵引系统 高压采用正极受流，负极 回流
跨座式单轨列车牵引传动系统设计 　跨座式单轨列车牵引传动系统特点 受流及接地方式 采用双极受流，牵引系统 高压采用正极受流，负极 回流 车辆站间运行过程车体浮 地，车辆在进站后通过接 地装置进行接地，保护乘 客安全 正极弓 负极弓 站内接地 站间浮地

16 跨座式单轨列车牵引传动系统设计 　跨座式单轨列车牵引传动系统特点 接地方式 车辆通过漏电流继电器进 行主回路漏电流检测，与 变电所检测装置进行配合 保护

17 跨座式单轨列车牵引传动系统设计 　跨座式单轨列车牵引传动系统特点 高黏着系数 故障及救援模式下，提高 电机输出转矩（高加速模 式） 高加速模式下，最大黏着 系数可达到0.32

18 跨座式单轨列车牵引传动系统设计 　跨座式单轨列车牵引传动系统特点 运行阻力增大 列车在弯道爬坡时，导向 轮和稳定轮受到挤压产生 较大的阻力 在较大阻力情况下对长编 组车辆的救援产生影响， 牵引系统设计时考虑系统 的独立性以及救援时的牵 引力控制

19 内容提要 跨座式单轨列车概述 跨座式单轨牵引传动系统设计 跨座式单轨牵引传动系统技术发展

20 能源消耗增加 污染加重 拥堵严重 耗电量居高不下 新技术的发展 维护成本节节攀升 新材料的应用 社会发展的需要 技术进步的推动
跨座式单轨列车牵引传动系统技术发展 　跨座式单轨列车牵引传动系统技术发展 单轨交通的新发展 社会发展的需要 技术进步的推动 行业提高的需求 能源消耗增加 污染加重 拥堵严重 新技术的发展 新材料的应用 耗电量居高不下 维护成本节节攀升 绿色交通 智能交通

21 跨座式单轨列车牵引传动系统技术发展 　智能交通 基于宽带的网络管理和维护功能 软件更新 数据下载 高带宽、高速率可靠传输 大数据诊断 控制周期快 专家系统智能诊断 基于大数据库的车辆段高效作业 车地通信 大数据量落地和专家分析系统 高效维护作业

22 跨座式单轨列车牵引传动系统技术发展 　绿色交通 新一代功率器件应用（SiC GaN） 击穿电场高，为Si的8倍和10倍，能够实现高工作电压 电子漂移速度高，适于高频工作 硬度高，SiC仅次于金刚石，便于器件实施高密度、大功率集成 抗辐照能力比Si高1~2个数量级；开关损耗低1~2个数量级 工作温度高，理论结温可达600℃，热导率高，器件的冷却系统可大为简化 可实现逆变器的高效率化及小型化

23 新一代电机的关键词：低维修量、节能、低噪音
跨座式单轨列车牵引传动系统技术发展 　绿色交通 永磁驱动及其控制技术 轨道车辆牵引电机的现状与需求 感应电机的应用与进展，一定程度满足了小型化、轻量化的要求。今后必将力量投向低噪音、高效率方面。 低成本既往重视初始投入，更需着眼于维护成本，运用成本。 从电力损耗、低碳环保等观点出发，节能减排正在形成重要的课题。 对以城市为中心沿线环境的保护，进一步降低噪音将成为研究课题。 牵引电机永远的课题：小型化、轻量化 新一代电机的关键词：低维修量、节能、低噪音

24 跨座式单轨列车牵引传动系统技术发展 绿色交通 永磁驱动及其控制技术 高功率因数、高效率 效率比同规格的感应电机高2~8% 小型化、轻量化
　绿色交通 永磁驱动及其控制技术 高功率因数、高效率 效率比同规格的感应电机高2~8% 小型化、轻量化 同规格感应电机重量的60~70% 大转矩 比同规格感应电机提高额定转矩30% 全封闭 实现全封闭、低噪声 过载能力强 瞬间最大转矩可以达到额定转矩的3倍以上 直接驱动 减少齿轮箱的重量 全封闭式PMSM 直驱PMSM

25 单机约有7%效率差，列车反复启动，停车时节能效果更好。
跨座式单轨列车牵引传动系统技术发展 　绿色交通 永磁驱动及其控制技术 牵引电机效率 感应电机 VS.永磁同步电机 单机约有7%效率差，列车反复启动，停车时节能效果更好。

26 跨座式单轨列车牵引传动系统技术发展 　绿色交通 永磁驱动及其控制技术

27 谢谢！