王 彬 吳 婷

（1.中車株洲時(shí)代電氣股份有限公司，株洲 412001；2.湖南中車時(shí)代電動(dòng)汽車股份有限公司，株洲 412001）

在IEC 61377-2016標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之前，軌道交通機(jī)車車輛牽引系統(tǒng)組合試驗(yàn)主要依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展：IEC 61377-1：2006、IEC 61377-2：2002、IEC 61377-3。 歐 盟 將 IEC標(biāo)準(zhǔn)采納為EN61377系列，中國(guó)則等同采用或修改采用IEC標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 25117系列，并替代原鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 3117-2005。2016版標(biāo)準(zhǔn)將上述三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)合并成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法進(jìn)行了較大的完善和改動(dòng)，更具指導(dǎo)性和可行性。本文擬針對(duì)新版標(biāo)準(zhǔn)IEC 61377：2016的主要內(nèi)容進(jìn)行解讀。

1 牽引系統(tǒng)定義

新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)組合系統(tǒng)試驗(yàn)中被試對(duì)象的概念進(jìn)行了重新定義。IEC 61377：2016分別定義了牽引系統(tǒng)和可以代表牽引系統(tǒng)的最小被試牽引系統(tǒng)。值得注意的是，被試牽引系統(tǒng)被定義為至少應(yīng)是一路完整的牽引控制單元及其所有的相關(guān)負(fù)載，將之前并未包含在組合試驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)的牽引變壓器（如有）、主輔一體化變流器中的輔助變流器等部件劃入必須進(jìn)行組合試驗(yàn)的范圍，更加符合實(shí)際牽引組合系統(tǒng)的組成情況，并要求最小被試牽引系統(tǒng)的負(fù)載也必須滿載。

2 試驗(yàn)項(xiàng)目

新版IEC 61377標(biāo)準(zhǔn)對(duì)組合試驗(yàn)項(xiàng)目做了新增和修改。

2.1 電動(dòng)機(jī)冷態(tài)/熱態(tài)時(shí)的轉(zhuǎn)矩特性

試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證組合系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩特性是否滿足要求。新標(biāo)準(zhǔn)中明確了電動(dòng)機(jī)冷態(tài)及熱態(tài)的概念。冷態(tài)即電動(dòng)機(jī)定子繞組或者機(jī)座與環(huán)溫的溫差不大于20K，熱態(tài)即當(dāng)用戶和制造商無(wú)特殊協(xié)定時(shí)，則定義為電動(dòng)機(jī)的定子繞組溫度應(yīng)處于IEC 60349系列標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的基準(zhǔn)溫度±20K范圍內(nèi)（無(wú)論電機(jī)采用何種熱分級(jí)的絕緣系統(tǒng)，它的所有特性均按定子繞組基準(zhǔn)溫度為150℃、永磁體基準(zhǔn)溫度為100℃繪制）。新版標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于熱態(tài)的理解，將原先的電機(jī)溫升穩(wěn)定判斷為熱態(tài)量化為基準(zhǔn)溫度的±20K范圍內(nèi)。因此，在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)在所有電動(dòng)機(jī)繞組預(yù)埋溫度傳感器，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)溫度。

2.2 線路負(fù)載溫升試驗(yàn)

本試驗(yàn)通過(guò)重復(fù)模擬相應(yīng)線路運(yùn)行工況，使?fàn)恳刂葡到y(tǒng)各關(guān)鍵部件溫升達(dá)到穩(wěn)定，驗(yàn)證牽引系統(tǒng)在線路分布曲線工況下運(yùn)行溫升是否滿足設(shè)計(jì)要求。需要注意的是，溫升穩(wěn)定的判定標(biāo)準(zhǔn)是：若工作制周期小于1h，在連續(xù)重復(fù)的工作制周期運(yùn)行中部件峰值溫度增加應(yīng)小于4K；若工作制周期長(zhǎng)于1h，則在兩個(gè)連續(xù)的工作制周期中的同一時(shí)刻，部件溫升變化應(yīng)不大于4K。某牽引系統(tǒng)滬寧線上行（南京南→虹橋）線路工作周期為129min，大于1h，本文以其溫升試驗(yàn)為例進(jìn)行分析，如表1所示。其連續(xù)運(yùn)行4個(gè)周期牽引電機(jī)各部位溫度曲線如圖1所示。

表1 某牽引系統(tǒng)滬寧線上行（南京南→虹橋）線路工作周期

圖1 連續(xù)運(yùn)行4個(gè)周期牽引電機(jī)各部位溫度曲線（牽引變壓器及牽引變流器等部件圖略）

2.3 反轉(zhuǎn)啟動(dòng)試驗(yàn)

反轉(zhuǎn)啟動(dòng)是指車輛在坡道線路啟動(dòng)，在制動(dòng)緩解之后牽引力尚未發(fā)揮時(shí)，由于車輛本身重力產(chǎn)生向后的加速度而導(dǎo)致的后退過(guò)程。反轉(zhuǎn)啟動(dòng)試驗(yàn)主要是在實(shí)驗(yàn)室模擬帶特定負(fù)載的車輛在特定坡度路線的啟動(dòng)，來(lái)驗(yàn)證牽引系統(tǒng)具備此功能。

根據(jù)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)試驗(yàn)的要求，被測(cè)牽引系統(tǒng)在滿轉(zhuǎn)矩條件下應(yīng)由反向啟動(dòng)轉(zhuǎn)換為正向啟動(dòng)。在采用主流的以交流電動(dòng)機(jī)——間接變流器為陪試系統(tǒng)的“背靠背”能量反饋式試驗(yàn)系統(tǒng)時(shí)，可通過(guò)陪試變流器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速，使陪試系統(tǒng)帶動(dòng)電機(jī)以反向的較低轉(zhuǎn)速逐步變化至正向的一定轉(zhuǎn)速，來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬反轉(zhuǎn)試驗(yàn)啟動(dòng)的全過(guò)程。陪試系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)速和加速度的大小應(yīng)根據(jù)車輛實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的坡道狀況、車輛自重、粘著系數(shù)及規(guī)定啟動(dòng)加速度大小等參數(shù)來(lái)進(jìn)行限制。

3 性能指標(biāo)要求

新版IEC 61377標(biāo)準(zhǔn)對(duì)部分原有試驗(yàn)項(xiàng)目的性能指標(biāo)做了改動(dòng)和更具體的要求，需要設(shè)計(jì)和試驗(yàn)人員注意。

一是轉(zhuǎn)矩特性試驗(yàn)，原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)不小于規(guī)定值的90%，新版標(biāo)準(zhǔn)改為牽引系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩之和的測(cè)量結(jié)果與規(guī)定值之間的誤差應(yīng)在規(guī)定值的±5%之內(nèi)。

二是電壓快速變化試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)改版之前的牽引供電電壓突變?cè)囼?yàn)，改版之前并未明確電壓變化的具體范圍，而新版標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化了交流及直流網(wǎng)壓變化的工況和范圍。

三是牽引供電電壓中斷試驗(yàn)用于模擬牽引工況供電電壓中斷及制動(dòng)工況跳弓、受電弓彈跳、列車通過(guò)分相區(qū)等工況，改版之前并未明確電壓中斷的時(shí)間要求。新版標(biāo)準(zhǔn)將此細(xì)化為兩項(xiàng)試驗(yàn)，牽引供電電壓中斷試驗(yàn)?zāi)M的是斷路器跳閘和由保護(hù)動(dòng)作引起的自動(dòng)分合閘工況，時(shí)間一般小于10s；牽引供電電壓丟失試驗(yàn)?zāi)M的是列車受電弓彈跳或者通過(guò)分相區(qū)所引起的網(wǎng)壓丟失，建議中斷時(shí)間在10～200ms，或者根據(jù)實(shí)際情況由用戶和制造商雙方協(xié)定。由于試驗(yàn)斷路器本身的響應(yīng)時(shí)間限制，實(shí)現(xiàn)10ms的中斷時(shí)間對(duì)試驗(yàn)控制系統(tǒng)提出了更高的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著“一帶一路”倡議的深入推行，軌道交通裝備產(chǎn)業(yè)走出去的需求更為強(qiáng)烈。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)品牌形象的要求高，標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證等壁壘更高，這就給投身于軌道交通產(chǎn)業(yè)的廣大技術(shù)人員提出了更高的要求。充分理解和學(xué)習(xí)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于規(guī)范試驗(yàn)方法，提升產(chǎn)品質(zhì)量是非常重要的。本文對(duì)新版標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容進(jìn)行解讀，并分析了新版標(biāo)準(zhǔn)與原版IEC 61377-1：2006、IEC 61377-2：2002、IEC 61377-3：2002的主要區(qū)別，以期為從事軌道交通行業(yè)牽引控制系統(tǒng)研究與試驗(yàn)的專業(yè)人士提供參考。

[1]國(guó)際電工委員會(huì).IEC 61377-2016 軌道交通 鐵路車輛 牽引系統(tǒng)的綜合測(cè)試方法[S].日內(nèi)瓦：國(guó)際電工委員會(huì)，2016.