摘要：牽引機(jī)車是地鐵隧道項(xiàng)目中最常見的運(yùn)輸工具。隨著電力電子的快速發(fā)展，變頻技術(shù)在牽引機(jī)車中得到廣泛應(yīng)用。本文主要介紹了合康變頻根據(jù)蓄電池組電力機(jī)車的技術(shù)要求，為隧道牽引機(jī)車提供變頻改造方案，幫助客戶解決了電源轉(zhuǎn)換、低速高扭矩等技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞：合康變頻 牽引機(jī)車 軌道交通

1前言

近年來，隨著城市建設(shè)腳步加快，軌道交通也在迅猛發(fā)展，隧道牽引機(jī)車在各類建筑工程施工中得到廣泛應(yīng)用，隧道牽引機(jī)車也由原來的蒸氣機(jī)車、柴油機(jī)車演變?yōu)殡娏C(jī)車。電力機(jī)車具有功率大、過載能力強(qiáng)、牽引力大、速度快、整備作業(yè)時間短、維修量少、運(yùn)營費(fèi)用低、便于實(shí)現(xiàn)多機(jī)牽引、能采用再生制動以及節(jié)約能量等優(yōu)點(diǎn)。

由于隧道里電氣化的局限，大部分機(jī)車采用蓄電池組的供電方式，而電機(jī)是三相異步電機(jī)，這就需要把直流轉(zhuǎn)換成交流為電機(jī)供電。合康變頻憑借專業(yè)的變頻技術(shù)，為客戶量身定制了蓄電池牽引機(jī)車上的專用變頻器，可實(shí)現(xiàn)開環(huán)矢量控制，提高了自動化水平，減少了人員維護(hù)周期。

2改造項(xiàng)目現(xiàn)場情況

南京和蘇州地鐵項(xiàng)目中有大量的隧道牽引電力機(jī)車，用來運(yùn)輸材料等物資。為提高生產(chǎn)效率和降低運(yùn)行成本，客戶最終采用合康變頻HID系列變頻器進(jìn)行技術(shù)改造。

隧道牽引機(jī)車機(jī)械組成部分：車體、司機(jī)室、空氣制動系統(tǒng)、牽引裝置。

隧道牽引機(jī)車電氣組成部分：蓄電池組、主牽引變頻控制器（DC/AC）、牽引電機(jī)、空壓機(jī)變頻、空壓機(jī)系統(tǒng)。

改造中需注意的事項(xiàng)：

1) 由于是蓄電池組供電，改造時需要對蓄電池組電量進(jìn)行監(jiān)控，正常電壓范圍為460~560V，低于460V需要提示更換電池或充電處理。

2) 因使用環(huán)境在地下隧道，現(xiàn)場比較陰暗潮濕，對變頻器的防護(hù)等級要求高。

3) 現(xiàn)場軌道為臨時鋪設(shè)，不夠平整，阻力變化大，變頻器具有較高的過載能力。

圖1：現(xiàn)場環(huán)境                       圖2：改造現(xiàn)場

圖3：司機(jī)室操作臺

3整體改造技術(shù)方案

圖4：隧道牽引電力機(jī)車改造方案圖

本方案由蓄電池組提供直流電源，通過專用變頻器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電，來驅(qū)動兩臺交流鼠籠式牽引電動機(jī)，通過牽引電機(jī)控制機(jī)車前進(jìn)后退；空壓機(jī)也采用變頻控制，為整車系統(tǒng)進(jìn)行合理供氣。應(yīng)用現(xiàn)場采用了我司自主研發(fā)的HID系列專用變頻器：PCB板及外殼部件采用特殊涂層處理，對潮濕環(huán)境有更好的適應(yīng)性；通過優(yōu)化軟硬件提高變頻器的過載性能。

3.1變頻器控制端子功能

（1）DI端子：前進(jìn)、后退、多段速控制1~8檔速、空壓機(jī)開啟指令、空壓機(jī)啟動反饋、防睡眠按鈕信號，機(jī)車運(yùn)行后每30s（時間可設(shè)）需按下一次放睡眠按鈕，如無信號輸入機(jī)車停機(jī)并報(bào)警，并預(yù)留3~5路作外部故障信號。

（2）繼電器輸出：運(yùn)行、故障、空壓機(jī)開啟，預(yù)留2路備用。

3.2控制流程及保護(hù)功能

（1）前進(jìn)后退功能：

機(jī)車上電后，先打開空壓機(jī)變頻器為抱閘系統(tǒng)供氣。當(dāng)達(dá)到供氣壓力時，給出前進(jìn)或后退指令，變頻器接到運(yùn)行命令啟動，打開抱閘開關(guān)，通過調(diào)速盤給定檔位，變頻器根據(jù)設(shè)定的多段速頻率運(yùn)行，機(jī)車前進(jìn)或后退。在運(yùn)行過程中每隔一段時間按下防睡眠按鈕，保證電力機(jī)車正常工作。在停車時，首先把調(diào)速盤緩慢減至0檔，變頻器運(yùn)行頻率降至0Hz，當(dāng)車速降到最低時，給出機(jī)車停止命令，變頻器輸出電磁抱閘信號，控制機(jī)車停止，當(dāng)機(jī)車停穩(wěn)后，關(guān)閉空壓機(jī)。

（2）低壓預(yù)警功能：

當(dāng)蓄電池組電壓低于460V時，變頻器通過485信號反饋給人機(jī)界面，提示電量低。

（3）快速急停功能：

多功能DI端子可接急停按鈕，可以在遇到險(xiǎn)情時緊急停車，保護(hù)人身及機(jī)車安全。

（4）復(fù)位功能：

多功能DI端子可接復(fù)位按鈕，在變頻器出現(xiàn)異常報(bào)警后可通過此鍵復(fù)位，保證機(jī)車能夠正常啟動，不影響工作效率。

3.3人機(jī)界面功能

（1）監(jiān)視功能：在人機(jī)界面上能監(jiān)視直流母線電壓（并可提示電池電量低報(bào)警）、變頻器運(yùn)行狀態(tài)（輸出電流、輸出頻率、故障等）以及機(jī)車運(yùn)行速度，同時還能監(jiān)視空壓機(jī)變頻器的運(yùn)行狀態(tài)（輸出電流、輸出頻率、故障等）。

（2）控制功能：可在人機(jī)界面上啟?？諌簷C(jī)站變頻，能操作機(jī)車的前進(jìn)、后退以及速度。

（3）故障記錄：故障查詢畫面能顯示實(shí)時故障并可查詢歷史故障。

4合康變頻改造后的優(yōu)點(diǎn)

4.1節(jié)省空間

合康變頻采用疊層母排技術(shù)，變頻器性能更可靠，體積更小更緊湊，讓司機(jī)室節(jié)省出更多的空間，提高工作舒適度。

4.2變頻器配備擴(kuò)展卡

擴(kuò)展卡上預(yù)留DI端子，可滿足不同機(jī)車的8檔及16檔的調(diào)速要求，3路繼電器輸出滿足運(yùn)行指示和故障指示等信號。

4.3防睡眠功能

每隔一段時間需要操作人員觸發(fā)防睡眠按鈕，防止人員瞌睡機(jī)車一直運(yùn)行，保證了現(xiàn)場操作的安全可靠，避免生產(chǎn)事故。

4.4低頻轉(zhuǎn)矩大

變頻器采用矢量SVC控制模式，進(jìn)行電機(jī)自學(xué)習(xí)后，優(yōu)化電機(jī)參數(shù)與之更匹配。一檔1.5Hz輸出平穩(wěn)，加減速平穩(wěn)，減少了機(jī)械沖擊，操作更舒適。

4.5人機(jī)界面

各項(xiàng)數(shù)據(jù)一目了然，讓現(xiàn)場操作人員更直觀地了解當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行情況，方便更換電池及檢修。

5注意事項(xiàng)

5.1操作不當(dāng)

防睡眠按鈕不觸發(fā)的情況下會造成變頻器不運(yùn)行。

5.2坡道轉(zhuǎn)彎

在機(jī)車運(yùn)行遇到轉(zhuǎn)彎或坡道時，電機(jī)負(fù)載加重，需要操作人員選擇合適檔位避免變頻器過載。

5.3軌道不平

在機(jī)車滿載裝貨的情況下，軌道不平會造成負(fù)載變化，需要操作人員減速行駛。

6結(jié)束語

合康變頻采用SVC控制方式幫助客戶現(xiàn)場解決了在坡道運(yùn)行時需要低頻高轉(zhuǎn)矩等難點(diǎn)。合康變頻作為國內(nèi)專業(yè)變頻器制造商，為客戶量身定制了滿意的產(chǎn)品，優(yōu)異的產(chǎn)品性能得到了客戶的認(rèn)可，完善的售后服務(wù)讓客戶免去后顧之憂。