交流变频调速在轨道交通牵引系统中的应用

现在，越来越多的国家已经拥有了或者正在或者准备建设高速铁路。截至2003 年底，世界上时速超过250km的高速铁路运营里程已达到5 900km，还有近3 000km高速铁路在建。计划到2015年，世界上拥有高速铁路的国家和地区将达到23个，总里程会达到30 000km，欧洲地区将形成高速铁路网联通。表2所列的是到2002年底国外正在运营的高速铁路概括。
铁路电气化的发展也带动了城市轨道交通的发展，地铁、轻轨等城市轨道交通也已经采用交流传动系统。随着城市经济、文化活动的日益发展，人口以及道路车辆的增加， 城市交通量与运能之间的矛盾日显突出， 城市交通问题成为影响市民工作生活的突出问题，也成为制约城市经济发展的重要障碍。另外，由汽车带来的废气、噪声、振动等环境污染也愈来愈引起人们的重视。在这样的背景下，世界各国纷纷开始采用立体化的快速轨道交通系统来解决日益恶化的城市交通问题，并且逐步形成了目前以地铁为主体，多种轨道交通类型并存的现代城市轨道交通发展格局。其中发展最快最多的就是地铁。地铁跟城市中其他交通工具相比，除了有运量大、速度快、无污染的优点外，还十分安全。1989年10月17日，美国旧金山海湾地区发生7.1级大地震，正在运行的地铁安然无恙。据日本地下铁道协会统计，到1999年全世界已有115个城市建成了地下铁道线路总长度超过7 000 km。现在，地铁、轻轨以及其他轨道交通在城市交通系统中正发挥着越来越重要的作用。
例如莫斯科地铁是世界上最繁忙的地铁之一，800多万莫斯科市民平均每人每天要乘坐一次地铁，地铁担负了该市客运量的44％。东京地铁的营业里程和年客运量与莫斯科地铁十分接近。巴黎地铁的日客运量已超过1000万人次。纽约的公共交通以地铁为主，它的营业线路总长居世界首位，日客运量已达到2000万人次，占该市各种交通工具运量的60％。香港地铁运行后大大缓解地面交通，现在在公共交通市场的占有率达到47％。

我国轨道交通电气化的发展和现状
我国的电气化铁路建设，是从新中国成立以后开始的，比世界上其他几个电气化铁路大国要晚半个多世纪。

1961年8月15日，在新建的宝成线宝鸡至凤州段建成了我国第一条电气化铁路，全长93km。在这之后，由于各种各样的原因，我国的电气化铁路建设处于一个缓慢发展的时期。改革开放以后，特别是20世纪80年代以后，我国电气化铁路建设有了飞速发展。“六五”期间修建了电气化铁路2 507.53 km，“七五”期间修建了2 787.10 km，“八五”期间修建了3 012.21 km，“九五”期间修建了4 783.44 km，而且还顺利建成了我国第一条时速200 km的广深准高速电气化铁路，建设速度一年比一年快，建设规模也一年比一年大。进入21世纪，我国电气化铁路建设进一步加快，截止到2002年底，我国已建成了41条电气化铁路干(支)线，电气化铁路建设里程达到了18 615.73 km(营业里程为18 115.1 km)，已经超过日本、印度，跃居亚洲第一位，世界第三位，成为世界电气化铁路大网中的一员。预计到2010年，我国电气化铁路里程将达到26 000 km。到2010年，我国的5条主要繁忙长大干线——京哈线、京广线、京沪线、陇海线和沪杭浙赣线都将全线实现电气化，八纵八横16条主通道将有12条基本建成电气化铁路；还将建成京沈、京津、沪杭、长衡4条电气化客运专线；我国6个大区——西南、西本、华北、中南、东北和华东的电气化铁路将基本连接成网；我国第一条高速电气化铁路——京沪高速铁路也将全面动工兴建。到那时，我国铁路电气化率预计将达到34.6%(约占国家铁路营业里程的40％以上)，电气化铁路复线率将增加到68.9％，电气化铁路承担的客货运量将占铁路总运量的65％以上。

基本上与铁路的电气化进程同步，我国的电力机车也经历了“从无到有”，“从少到多”，“从低到高”的发展过程。1958年我国第一台干线电力机车诞生，实现了我国电力机车“零”的突破，电力机车产品“从无到有”； 1985年我国第一台相控电力机车——8轴SS4机车诞生，其后1990年SS5相控4轴客运电力机车、1991年SS6相控6轴客货两用电力机车、1992年SS7相控6轴机车、1994年SS8相控4轴准高速客运电力机车等的研制成功，形成我国第三代电力机车的多机型系列化， 电力机车品种“从少到多”；1996年我国第一台微机控制，架承式全悬挂轮对空心轴六连杆弹性传动的准高速客运电力机车(1998年6月试验最高速度达到240 km/h) 与交流传动电力机车的研制成功，标志着我国电力机车的研制进入了高科技领域，实现了从常速到高速和从交直传动到交直交传动的两个里程碑式的跨越，我国电力机车在新技术领域实现了“从低到高”。另外，在内燃机车方面，交流传动也在逐渐地取代直流传动。1999年9月8日，我国首台交流传动内燃机车在青岛四方机车车辆厂诞生。这台被命名为“捷力号”机车的诞生，是我国内燃机车发展史上又一个新的里程碑，标志着我国交流传动内燃机车实现了“零”的突破。

此外，我国也在加紧准备高速列车的建设工作，正在筹建的京沪高速铁路计划铁路长度约为1 300 km，全线为复线、交流电气化，全部立体交叉；计划最高速度目前为300 km/h，将来要求达到350 km/h。京沪高速铁路的建设，必将推动中国高速铁路的建设，拉动相关产业的发展，而且也会带动周边地区经济的发展。

随着国民经济的发展，我国的城市轨道交通建设也在不断发展。进入21世纪，我国的城市轨道交通建设步入了快速发展的轨道，尤其是北京、上海分别以2008年奥运会和2010年世博会召开为契机，广州、深圳、南京、苏州、杭州等城市以珠江三角洲、长江三角洲地区的经济腾飞为时机，其地铁、轻轨等城市轨道交通的建设更趋活跃。截至2003年底，全国除港澳台地区外，已建成通车的地铁、城铁、轻轨、高速磁悬浮线、高架轨道交通线共16条线路，385km。这些线路覆盖北京、上海、广州、天津、大连、长春等6大城市。除此以外，还有大量在建和待建项目。自2004 年起，全国除港澳台地区外，在建的城市轨道交通共计15 条线路，长约 275 km，覆盖北京、上海、天津、广州、深圳、南京、重庆、武汉等8大城市。全国除港澳台地区外筹备建设(已经立项和申请立项)的城市轨道交通共计24 条线路，总长度约为 579 km，覆盖16个城市。全国有 20 多座城市有意向建设城轨交通。

在地铁轻轨车辆牵引方面，我国大部分设备还是依靠进口或者是和国外的大公司合作生产。由于地铁轻轨的发展前景看好，国内多个厂家也加入到地铁轻轨车辆的研究和生产中来，这又会促进这个行业的发展。天津滨海线由长春客车厂与日本东芝公司合作，生产不锈钢交流传动车辆，采用1 500 V 架空网受电。浦镇车辆厂与法国阿尔斯通合作，为南京地铁生产铝合金车体的交流传动地铁车。上海电气(集团)总公司与阿尔斯通公司组建的合资企业，已生产出第一列轨道交通列车，用于莘闵线，从国产化10％为起点，逐步实现70％的国产化。中国南车集团株洲电力机车厂与德国西门子公司合作，为上海明珠线二期工程生产铝合金地铁车辆。