我國干線交直傳動機(jī)車中軸功率最大的是ss8型客運電力機(jī)車，其牽引電動機(jī)功率900kw，軸重為22t.近年來，隨著國產(chǎn)大功率交流傳動電力機(jī)車的問世，機(jī)車單軸功率已經(jīng)突破1.2mw，同時為適應(yīng)更高速度運用要求，其軸重普遍小于21 t.這樣一來，機(jī)車單位重量所傳遞的功率和牽引力大大增加，粘著利用系數(shù)大大提高，傳統(tǒng)的防空轉(zhuǎn)控制技術(shù)已無法適應(yīng)交流傳動機(jī)車大功率、高響應(yīng)和高粘著利用的要求。因此，有必要對粘著控制技術(shù)做一些研究。

1機(jī)車粘著控制技術(shù)特點比較當(dāng)交流傳動機(jī)車傳遞牽引力時，電機(jī)定子頻率與轉(zhuǎn)子頻率間存在一定的轉(zhuǎn)速差（轉(zhuǎn)差很小，一般為定子頻率的1%~2%）。當(dāng)牽引力超過輪軌粘著力時輪對發(fā)生空轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升很快，而由變流器控制所給定的電機(jī)定子頻率因為響應(yīng)滯后，相對追蹤上升較慢，引起電機(jī)轉(zhuǎn)差減小，進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩自然下降，抑制了空轉(zhuǎn)的進(jìn)一步擴(kuò)大，輪軌粘著能較快恢復(fù)。因此，單從交流電機(jī)本身特性來看，其自身就具有一定的空轉(zhuǎn)抑制能力。再加上交流傳動為高頻開關(guān)控制，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)非常迅速（數(shù)毫秒），與交直傳動相控整流相比，響應(yīng)時間要快一個數(shù)量級以上，因此交流傳動機(jī)車可通過動態(tài)檢測車輪蠕滑狀態(tài)來找到輪軌最佳粘著點，并適時地降低給定，提前預(yù)防并迅速抑制空轉(zhuǎn)，使其粘著利用較交直傳動有了很大提高。交流傳動與交直傳動機(jī)車粘著利用性能對比見表1.表1交流傳動與交直傳動粘著利用的對比項目交流傳動交直傳動電動機(jī)機(jī)械特性硬軟轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快慢控制響應(yīng)快慢粘著優(yōu)化有無平均粘著利用高低國際上對交流傳動機(jī)車粘著控制的研究工作已進(jìn)行了數(shù)十年，取得了許多突破和進(jìn)展。據(jù)報道，交流傳動機(jī)車的啟動粘著利用系數(shù)已經(jīng)達(dá)到0.4以上，而交直傳動機(jī)車一般只能達(dá)到0.36左右。這一方面是由于交流傳動所固有的優(yōu)點，如電動機(jī)特性好、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)響應(yīng)高，另一方面也得益于采用了先進(jìn)的粘著控制技術(shù)。所示為1972―1995年ge公司內(nèi)燃機(jī)車啟動粘著利用提高的發(fā)展歷程。從可以看出，20多年來，交流傳動粘著控制技術(shù)的應(yīng)用已將內(nèi)燃機(jī)車啟動粘著利用提高了將近1倍。

2粘著控制原理分析機(jī)車牽引力是輪軌間相互作用的結(jié)果。在牽引電動機(jī)的驅(qū)動下，車輪踏面與軌面接觸并產(chǎn)生一定塑性變形和蠕滑，鋼軌對車輪施加反作用力即牽引力，輪軌接觸處所能傳遞的最大牽引力稱為粘著力。由于蠕滑的存在，車輪的輪周速度要稍微高于機(jī)車速度，二者的差異即為車輪的蠕滑速度，蠕滑速度與機(jī)車速度和輪周速度平均值的百分率稱為蠕滑率。為車輪蠕滑及牽引力產(chǎn)生的示意圖。

例如，瑞士re460機(jī)車采用的就是相位法，即在實際牽引力上疊加一個（710hz）頻率、（2%4%）幅度的正弦測相信號，根據(jù)反饋速度與實際力的相位差來確定是否達(dá)到最佳粘著點。當(dāng)然，任何一種粘著控制模型和算法，都會受到實際運用中各種干擾的影響，不可能精確地得到車輪實際的蠕滑狀況，因此很難真正達(dá)到理想的最大粘著，但經(jīng)過反復(fù)優(yōu)化的確可以提高平均粘著利用率。

我國交流傳動技術(shù)的工程化剛剛起步，對粘著控制的研究和試驗還不夠深入。盡管如此，通過借鑒交直傳動防空轉(zhuǎn)技術(shù)成功的經(jīng)驗，已經(jīng)探索出了一種通過實時、快速地檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速及機(jī)車牽引力的變化，不斷尋找最佳粘著點來確定當(dāng)前的給定轉(zhuǎn)矩門檻的控制方法。由于交流傳動響應(yīng)較快，空轉(zhuǎn)抑制迅速，它與傳統(tǒng)的防空轉(zhuǎn)技術(shù)相比也能取得較好的效果。然而，這種新的粘著控制方法的控制效果還有待于長期的運用考核和觀察。

3正線粘著測試數(shù)據(jù)分析為驗證首臺國產(chǎn)交流傳動電力機(jī)車的粘著控制效果，在鐵道部科技司的安排下，2002年6月22日，d20001“奧星”交流傳動電力機(jī)車在鄭州鐵路局管內(nèi)京廣北段信陽一廣水間進(jìn)行了2次運行及坡停啟動試驗（如所示），以測試驗證機(jī)車的粘著利用效果。當(dāng)日天氣為小雨轉(zhuǎn)陰，為模擬濕滑的軌面條件，由安裝在機(jī)車上的噴水裝置對軌面實施人工灑水，噴灑用水為手感滑膩的肥皂水，且所有試驗均在未撒砂的條件下完成。試驗編組負(fù)載為900t（含試驗車、重載貨車），試驗數(shù)據(jù)見表2.表2d20001機(jī)車試驗結(jié)果總匯試驗區(qū)間李家寨一孝子店一雞公山武勝關(guān)武勝關(guān)直段運行次別下行1下行2上行2試驗內(nèi)容坡行牽引坡行牽引坡停啟動持續(xù)時間/min開始速度/kmh-1結(jié)束速度/kmh-1最大車鉤牽引力/kn最小車鉤牽引力/kn平均車鉤牽引力/kn運行附加阻力/kn平均牽引力/kn粘著利用系數(shù)為準(zhǔn)確地分析機(jī)車的粘著利用，應(yīng)盡量排除彎道和線路超高帶來的影響。在上行2啟動加速過程中，試驗車記錄的速度、時間、縱斷面和車鉤力曲線表明，15~40km/h恰好處于直線段上，因此取此段數(shù)據(jù)來估算啟動粘著利用系數(shù)最合適。該段平均車鉤力約為175kn，加速時間恰好約為100s，平均啟動加速度a=0.0694m/s2，機(jī)車重量m按84t計，機(jī)車加速力約為5.8kn，機(jī)車坡道阻力為9.9kn（12%.坡道下滑力），機(jī)車基本阻力根據(jù)環(huán)行線數(shù)據(jù)近似取2kn，則機(jī)車實際發(fā)揮牽引力f為：175+5.8+9.9+2對比ss8機(jī)車1997年和1998年在同樣區(qū)段進(jìn)行的防空轉(zhuǎn)性能試驗報告還發(fā)現(xiàn)，在噴水和撒砂的情況下，ss8機(jī)車的平均啟動牽引力僅約為182kn（根據(jù)記錄下的電機(jī)電流折算到機(jī)車上的輪周牽引力），機(jī)車粘著利用系數(shù)大約為0.210.d2機(jī)車與ss8機(jī)車的坡停啟動粘著利用測試結(jié)果對比見表3.表3 d2機(jī)車與ss8機(jī)車啟動粘著利用對比項目軸重/t總重/t最大啟動牽引力/kn實測平均牽引力/kn 192.7（不撒砂）實測粘著利用系數(shù)0.234（不撒砂）從表3可以看出，d2交流傳動機(jī)車的粘著利用即使在不撒砂的情況下，仍較ss8交直傳動機(jī)車提高11%以上。

4存在不足及改進(jìn)建議盡管國產(chǎn)交流傳動機(jī)車粘著利用較交直傳動機(jī)車有所提升，但仍存在不少有待改進(jìn)的地方，有必要進(jìn)一步改善空轉(zhuǎn)的保護(hù)和抑制的效果，進(jìn)一步提高粘著利用率。據(jù)國外相關(guān)資料介紹，交流傳動機(jī)車粘著利用較直流傳動機(jī)車可提高20%30%.如adtranz公司（現(xiàn)bombadier公司）提供的12x交流傳動機(jī)車粘著控制試驗資料3eh-110328中，給出了各種軌面條件下試驗的粘著利用數(shù)據(jù)，詳見表4.表412x機(jī)車粘著試驗數(shù)據(jù)工況人工噴水自然潮濕雪覆蓋平均啟動牽引力/kn粘著利用系數(shù)注：機(jī)車重量82t，不撒砂，取直線段數(shù)據(jù)。

12x是單軸控制方式的交流傳動機(jī)車，軸重轉(zhuǎn)移的影響幾乎可以忽略不計。即使考慮到軸重轉(zhuǎn)移的影響（按最大10%考慮），其粘著利用仍高于國產(chǎn)交流傳動機(jī)車的20%左右。由此看來，國產(chǎn)交流傳動粘著控制技術(shù)仍有較大的提升改進(jìn)空間。

針對d2交流傳動機(jī)車運用考核近1年暴露的問題，對其粘著控制提出如下改進(jìn)建議：盡快開展優(yōu)化粘著控制模型和算法的研究，并全天候跟蹤機(jī)車的粘著控制的效果，不斷優(yōu)化粘著控制參數(shù)。

因在不同速度下粘著的發(fā)揮不一致，相同的一組參數(shù)難以使各段的粘著控制效果達(dá)到最佳，建議高速和低速段（或分幾段）采用不同的參數(shù)。

由于傳動環(huán)節(jié)存在彈性，電機(jī)側(cè)與輪對側(cè)轉(zhuǎn)速不完全一致，可能會導(dǎo)致粘著利用不充分。建議在取一路電機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)速作為逆變器控制轉(zhuǎn)速信號的前提下，嘗試另一路直接采用輪對端轉(zhuǎn)速作為粘著控制的輸入轉(zhuǎn)速信號。

電機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)速傳感器輸出脈沖數(shù)太少（60個/r），建議向d機(jī)車和12x機(jī)車靠攏，取120個/r或更高數(shù)目，以提高轉(zhuǎn)速測量的精度，提高粘著控制的效果。

綜上所述，國產(chǎn)交流傳動粘著控制技術(shù)的研究仍有很大潛力，相信隨著研究的不斷深入，國產(chǎn)交流傳動機(jī)車粘著控制技術(shù)將會日益走向成熟。