交流變頻調(diào)速在軌道交通牽引系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)在，越來越多的國(guó)家已經(jīng)擁有了或者正在或者準(zhǔn)備建設(shè)高速鐵路。截至2003 年底，世界上時(shí)速超過250km的高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程已達(dá)到5 900km，還有近3 000km高速鐵路在建。計(jì)劃到2015年，世界上擁有高速鐵路的國(guó)家和地區(qū)將達(dá)到23個(gè)，總里程會(huì)達(dá)到30 000km，歐洲地區(qū)將形成高速鐵路網(wǎng)聯(lián)通。表2所列的是到2002年底國(guó)外正在運(yùn)營(yíng)的高速鐵路概括。
鐵路電氣化的發(fā)展也帶動(dòng)了城市軌道交通的發(fā)展，地鐵、輕軌等城市軌道交通也已經(jīng)采用交流傳動(dòng)系統(tǒng)。隨著城市經(jīng)濟(jì)、文化活動(dòng)的日益發(fā)展，人口以及道路車輛的增加， 城市交通量與運(yùn)能之間的矛盾日顯突出， 城市交通問題成為影響市民工作生活的突出問題，也成為制約城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要障礙。另外，由汽車帶來的廢氣、噪聲、振動(dòng)等環(huán)境污染也愈來愈引起人們的重視。在這樣的背景下，世界各國(guó)紛紛開始采用立體化的快速軌道交通系統(tǒng)來解決日益惡化的城市交通問題，并且逐步形成了目前以地鐵為主體，多種軌道交通類型并存的現(xiàn)代城市軌道交通發(fā)展格局。其中發(fā)展最快最多的就是地鐵。地鐵跟城市中其他交通工具相比，除了有運(yùn)量大、速度快、無污染的優(yōu)點(diǎn)外，還十分安全。1989年10月17日，美國(guó)舊金山海灣地區(qū)發(fā)生7.1級(jí)大地震，正在運(yùn)行的地鐵安然無恙。據(jù)日本地下鐵道協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，到1999年全世界已有115個(gè)城市建成了地下鐵道線路總長(zhǎng)度超過7 000 km?，F(xiàn)在，地鐵、輕軌以及其他軌道交通在城市交通系統(tǒng)中正發(fā)揮著越來越重要的作用。
例如莫斯科地鐵是世界上最繁忙的地鐵之一，800多萬莫斯科市民平均每人每天要乘坐一次地鐵，地鐵擔(dān)負(fù)了該市客運(yùn)量的44％。東京地鐵的營(yíng)業(yè)里程和年客運(yùn)量與莫斯科地鐵十分接近。巴黎地鐵的日客運(yùn)量已超過1000萬人次。紐約的公共交通以地鐵為主，它的營(yíng)業(yè)線路總長(zhǎng)居世界首位，日客運(yùn)量已達(dá)到2000萬人次，占該市各種交通工具運(yùn)量的60％。香港地鐵運(yùn)行后大大緩解地面交通，現(xiàn)在在公共交通市場(chǎng)的占有率達(dá)到47％。

我國(guó)軌道交通電氣化的發(fā)展和現(xiàn)狀
我國(guó)的電氣化鐵路建設(shè)，是從新中國(guó)成立以后開始的，比世界上其他幾個(gè)電氣化鐵路大國(guó)要晚半個(gè)多世紀(jì)。

1961年8月15日，在新建的寶成線寶雞至鳳州段建成了我國(guó)第一條電氣化鐵路，全長(zhǎng)93km。在這之后，由于各種各樣的原因，我國(guó)的電氣化鐵路建設(shè)處于一個(gè)緩慢發(fā)展的時(shí)期。改革開放以后，特別是20世紀(jì)80年代以后，我國(guó)電氣化鐵路建設(shè)有了飛速發(fā)展。“六五”期間修建了電氣化鐵路2 507.53 km，“七五”期間修建了2 787.10 km，“八五”期間修建了3 012.21 km，“九五”期間修建了4 783.44 km，而且還順利建成了我國(guó)第一條時(shí)速200 km的廣深準(zhǔn)高速電氣化鐵路，建設(shè)速度一年比一年快，建設(shè)規(guī)模也一年比一年大。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)電氣化鐵路建設(shè)進(jìn)一步加快，截止到2002年底，我國(guó)已建成了41條電氣化鐵路干(支)線，電氣化鐵路建設(shè)里程達(dá)到了18 615.73 km(營(yíng)業(yè)里程為18 115.1 km)，已經(jīng)超過日本、印度，躍居亞洲第一位，世界第三位，成為世界電氣化鐵路大網(wǎng)中的一員。預(yù)計(jì)到2010年，我國(guó)電氣化鐵路里程將達(dá)到26 000 km。到2010年，我國(guó)的5條主要繁忙長(zhǎng)大干線——京哈線、京廣線、京滬線、隴海線和滬杭浙贛線都將全線實(shí)現(xiàn)電氣化，八縱八橫16條主通道將有12條基本建成電氣化鐵路；還將建成京沈、京津、滬杭、長(zhǎng)衡4條電氣化客運(yùn)專線；我國(guó)6個(gè)大區(qū)——西南、西本、華北、中南、東北和華東的電氣化鐵路將基本連接成網(wǎng)；我國(guó)第一條高速電氣化鐵路——京滬高速鐵路也將全面動(dòng)工興建。到那時(shí)，我國(guó)鐵路電氣化率預(yù)計(jì)將達(dá)到34.6%(約占國(guó)家鐵路營(yíng)業(yè)里程的40％以上)，電氣化鐵路復(fù)線率將增加到68.9％，電氣化鐵路承擔(dān)的客貨運(yùn)量將占鐵路總運(yùn)量的65％以上。

基本上與鐵路的電氣化進(jìn)程同步，我國(guó)的電力機(jī)車也經(jīng)歷了“從無到有”，“從少到多”，“從低到高”的發(fā)展過程。1958年我國(guó)第一臺(tái)干線電力機(jī)車誕生，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)電力機(jī)車“零”的突破，電力機(jī)車產(chǎn)品“從無到有”； 1985年我國(guó)第一臺(tái)相控電力機(jī)車——8軸SS4機(jī)車誕生，其后1990年SS5相控4軸客運(yùn)電力機(jī)車、1991年SS6相控6軸客貨兩用電力機(jī)車、1992年SS7相控6軸機(jī)車、1994年SS8相控4軸準(zhǔn)高速客運(yùn)電力機(jī)車等的研制成功，形成我國(guó)第三代電力機(jī)車的多機(jī)型系列化， 電力機(jī)車品種“從少到多”；1996年我國(guó)第一臺(tái)微機(jī)控制，架承式全懸掛輪對(duì)空心軸六連桿彈性傳動(dòng)的準(zhǔn)高速客運(yùn)電力機(jī)車(1998年6月試驗(yàn)最高速度達(dá)到240 km/h) 與交流傳動(dòng)電力機(jī)車的研制成功，標(biāo)志著我國(guó)電力機(jī)車的研制進(jìn)入了高科技領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了從常速到高速和從交直傳動(dòng)到交直交傳動(dòng)的兩個(gè)里程碑式的跨越，我國(guó)電力機(jī)車在新技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了“從低到高”。另外，在內(nèi)燃機(jī)車方面，交流傳動(dòng)也在逐漸地取代直流傳動(dòng)。1999年9月8日，我國(guó)首臺(tái)交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車在青島四方機(jī)車車輛廠誕生。這臺(tái)被命名為“捷力號(hào)”機(jī)車的誕生，是我國(guó)內(nèi)燃機(jī)車發(fā)展史上又一個(gè)新的里程碑，標(biāo)志著我國(guó)交流傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車實(shí)現(xiàn)了“零”的突破。

此外，我國(guó)也在加緊準(zhǔn)備高速列車的建設(shè)工作，正在籌建的京滬高速鐵路計(jì)劃鐵路長(zhǎng)度約為1 300 km，全線為復(fù)線、交流電氣化，全部立體交叉；計(jì)劃最高速度目前為300 km/h，將來要求達(dá)到350 km/h。京滬高速鐵路的建設(shè)，必將推動(dòng)中國(guó)高速鐵路的建設(shè)，拉動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且也會(huì)帶動(dòng)周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的城市軌道交通建設(shè)也在不斷發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)的城市軌道交通建設(shè)步入了快速發(fā)展的軌道，尤其是北京、上海分別以2008年奧運(yùn)會(huì)和2010年世博會(huì)召開為契機(jī)，廣州、深圳、南京、蘇州、杭州等城市以珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲地區(qū)的經(jīng)濟(jì)騰飛為時(shí)機(jī)，其地鐵、輕軌等城市軌道交通的建設(shè)更趨活躍。截至2003年底，全國(guó)除港澳臺(tái)地區(qū)外，已建成通車的地鐵、城鐵、輕軌、高速磁懸浮線、高架軌道交通線共16條線路，385km。這些線路覆蓋北京、上海、廣州、天津、大連、長(zhǎng)春等6大城市。除此以外，還有大量在建和待建項(xiàng)目。自2004 年起，全國(guó)除港澳臺(tái)地區(qū)外，在建的城市軌道交通共計(jì)15 條線路，長(zhǎng)約 275 km，覆蓋北京、上海、天津、廣州、深圳、南京、重慶、武漢等8大城市。全國(guó)除港澳臺(tái)地區(qū)外籌備建設(shè)(已經(jīng)立項(xiàng)和申請(qǐng)立項(xiàng))的城市軌道交通共計(jì)24 條線路，總長(zhǎng)度約為 579 km，覆蓋16個(gè)城市。全國(guó)有 20 多座城市有意向建設(shè)城軌交通。

在地鐵輕軌車輛牽引方面，我國(guó)大部分設(shè)備還是依靠進(jìn)口或者是和國(guó)外的大公司合作生產(chǎn)。由于地鐵輕軌的發(fā)展前景看好，國(guó)內(nèi)多個(gè)廠家也加入到地鐵輕軌車輛的研究和生產(chǎn)中來，這又會(huì)促進(jìn)這個(gè)行業(yè)的發(fā)展。天津?yàn)I海線由長(zhǎng)春客車廠與日本東芝公司合作，生產(chǎn)不銹鋼交流傳動(dòng)車輛，采用1 500 V 架空網(wǎng)受電。浦鎮(zhèn)車輛廠與法國(guó)阿爾斯通合作，為南京地鐵生產(chǎn)鋁合金車體的交流傳動(dòng)地鐵車。上海電氣(集團(tuán))總公司與阿爾斯通公司組建的合資企業(yè)，已生產(chǎn)出第一列軌道交通列車，用于莘閔線，從國(guó)產(chǎn)化10％為起點(diǎn)，逐步實(shí)現(xiàn)70％的國(guó)產(chǎn)化。中國(guó)南車集團(tuán)株洲電力機(jī)車廠與德國(guó)西門子公司合作，為上海明珠線二期工程生產(chǎn)鋁合金地鐵車輛。