交流變頻調速在軌道交通牽引系統(tǒng)中的應用

現(xiàn)在，越來越多的國家已經(jīng)擁有了或者正在或者準備建設高速鐵路。截至2003 年底，世界上時速超過250km的高速鐵路運營里程已達到5 900km，還有近3 000km高速鐵路在建。計劃到2015年，世界上擁有高速鐵路的國家和地區(qū)將達到23個，總里程會達到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年底國外正在運營的高速鐵路概括。
鐵路電氣化的發(fā)展也帶動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)采用交流傳動系統(tǒng)。隨著城市經(jīng)濟、文化活動的日益發(fā)展，人口以及道路車輛的增加， 城市交通量與運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)濟發(fā)展的重要障礙。另外，由汽車帶來的廢氣、噪聲、振動等環(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，除了有運量大、速度快、無污染的優(yōu)點外，還十分安全。1989年10月17日，美國舊金山海灣地區(qū)發(fā)生7.1級大地震，正在運行的地鐵安然無恙。據(jù)日本地下鐵道協(xié)會統(tǒng)計，到1999年全世界已有115個城市建成了地下鐵道線路總長度超過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，地鐵擔負了該市客運量的44％。東京地鐵的營業(yè)里程和年客運量與莫斯科地鐵十分接近。巴黎地鐵的日客運量已超過1000萬人次。紐約的公共交通以地鐵為主，它的營業(yè)線路總長居世界首位，日客運量已達到2000萬人次，占該市各種交通工具運量的60％。香港地鐵運行后大大緩解地面交通，現(xiàn)在在公共交通市場的占有率達到47％。

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

1961年8月15日，在新建的寶成線寶雞至鳳州段建成了我國第一條電氣化鐵路，全長93km。在這之后，由于各種各樣的原因，我國的電氣化鐵路建設處于一個緩慢發(fā)展的時期。改革開放以后，特別是20世紀80年代以后，我國電氣化鐵路建設有了飛速發(fā)展?！傲濉逼陂g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第一條時速200 km的廣深準高速電氣化鐵路，建設速度一年比一年快，建設規(guī)模也一年比一年大。進入21世紀，我國電氣化鐵路建設進一步加快，截止到2002年底，我國已建成了41條電氣化鐵路干(支)線，電氣化鐵路建設里程達到了18 615.73 km(營業(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。預計到2010年，我國電氣化鐵路里程將達到26 000 km。到2010年，我國的5條主要繁忙長大干線——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、長衡4條電氣化客運專線；我國6個大區(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)；我國第一條高速電氣化鐵路——京滬高速鐵路也將全面動工興建。到那時，我國鐵路電氣化率預計將達到34.6%(約占國家鐵路營業(yè)里程的40％以上)，電氣化鐵路復線率將增加到68.9％，電氣化鐵路承擔的客貨運量將占鐵路總運量的65％以上。

基本上與鐵路的電氣化進程同步，我國的電力機車也經(jīng)歷了“從無到有”，“從少到多”，“從低到高”的發(fā)展過程。1958年我國第一臺干線電力機車誕生，實現(xiàn)了我國電力機車“零”的突破，電力機車產(chǎn)品“從無到有”； 1985年我國第一臺相控電力機車——8軸SS4機車誕生，其后1990年SS5相控4軸客運電力機車、1991年SS6相控6軸客貨兩用電力機車、1992年SS7相控6軸機車、1994年SS8相控4軸準高速客運電力機車等的研制成功，形成我國第三代電力機車的多機型系列化， 電力機車品種“從少到多”；1996年我國第一臺微機控制，架承式全懸掛輪對空心軸六連桿彈性傳動的準高速客運電力機車(1998年6月試驗最高速度達到240 km/h) 與交流傳動電力機車的研制成功，標志著我國電力機車的研制進入了高科技領域，實現(xiàn)了從常速到高速和從交直傳動到交直交傳動的兩個里程碑式的跨越，我國電力機車在新技術領域實現(xiàn)了“從低到高”。另外，在內燃機車方面，交流傳動也在逐漸地取代直流傳動。1999年9月8日，我國首臺交流傳動內燃機車在青島四方機車車輛廠誕生。這臺被命名為“捷力號”機車的誕生，是我國內燃機車發(fā)展史上又一個新的里程碑，標志著我國交流傳動內燃機車實現(xiàn)了“零”的突破。

此外，我國也在加緊準備高速列車的建設工作，正在籌建的京滬高速鐵路計劃鐵路長度約為1 300 km，全線為復線、交流電氣化，全部立體交叉；計劃最高速度目前為300 km/h，將來要求達到350 km/h。京滬高速鐵路的建設，必將推動中國高速鐵路的建設，拉動相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且也會帶動周邊地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國的城市軌道交通建設也在不斷發(fā)展。進入21世紀，我國的城市軌道交通建設步入了快速發(fā)展的軌道，尤其是北京、上海分別以2008年奧運會和2010年世博會召開為契機，廣州、深圳、南京、蘇州、杭州等城市以珠江三角洲、長江三角洲地區(qū)的經(jīng)濟騰飛為時機，其地鐵、輕軌等城市軌道交通的建設更趨活躍。截至2003年底，全國除港澳臺地區(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、長春等6大城市。除此以外，還有大量在建和待建項目。自2004 年起，全國除港澳臺地區(qū)外，在建的城市軌道交通共計15 條線路，長約 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。全國除港澳臺地區(qū)外籌備建設(已經(jīng)立項和申請立項)的城市軌道交通共計24 條線路，總長度約為 579 km，覆蓋16個城市。全國有 20 多座城市有意向建設城軌交通。

在地鐵輕軌車輛牽引方面，我國大部分設備還是依靠進口或者是和國外的大公司合作生產(chǎn)。由于地鐵輕軌的發(fā)展前景看好，國內多個廠家也加入到地鐵輕軌車輛的研究和生產(chǎn)中來，這又會促進這個行業(yè)的發(fā)展。天津濱海線由長春客車廠與日本東芝公司合作，生產(chǎn)不銹鋼交流傳動車輛，采用1 500 V 架空網(wǎng)受電。浦鎮(zhèn)車輛廠與法國阿爾斯通合作，為南京地鐵生產(chǎn)鋁合金車體的交流傳動地鐵車。上海電氣(集團)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，從國產(chǎn)化10％為起點，逐步實現(xiàn)70％的國產(chǎn)化。中國南車集團株洲電力機車廠與德國西門子公司合作，為上海明珠線二期工程生產(chǎn)鋁合金地鐵車輛。