我国干线交直传动机车中轴功率大的是SS8型客运电力机车，其牵引电动机功率900kW，轴重为22t.近年来，随着国产大功率交流传动电力机车的问世，机车单轴功率已经突破1.2MW，同时为适应更高速度运用要求，其轴重普遍小于21 t.这样一来，机车单位重量所传递的功率和牵引力大大增加，粘着利用系数大大提高，传统的防空转控制技术已无法适应交流传动机车大功率、高响应和高粘着利用的要求。因此，有必要对粘着控制技术做一些研究。

　　1机车粘着控制技术特点比较当交流传动机车传递牵引力时，电机定子频率与转子频率间存在一定的转速差（转差很小，一般为定子频率的1~2）。当牵引力超过轮轨粘着力时轮对发生空转，电机转子转速上升很快，而由变流器控制所给定的电机定子频率因为响应滞后，相对追踪上升较慢，引起电机转差减小，进而导致电机转矩自然下降，抑制了空转的进一步扩大，轮轨粘着能较快恢复。因此，单从交流电机本身特性来看，其自身就具有一定的空转抑制能力。再加上交流传动为高频开关控制，转矩响应非常迅速（数毫秒），与交直传动相控整流相比，响应时间要快一个数量级以上，因此交流传动机车可通过动态检测车轮蠕滑状态来找到轮轨佳粘着点，并适时地降低给定，提前预防并迅速抑制空转，使其粘着利用较交直传动有了很大提高。交流传动与交直传动机车粘着利用性能对比见表1.表1交流传动与交直传动粘着利用的对比项目交流传动交直传动电动机机械特性硬软转矩响应快慢控制响应快慢粘着优化有无平均粘着利用高低国际上对交流传动机车粘着控制的研究工作已进行了数十年，取得了许多突破和进展。据报道，交流传动机车的启动粘着利用系数已经达到0.4以上，而交直传动机车一般只能达到0.36左右。这一方面是由于交流传动所固有的优点，如电动机特性好、转矩调节响应高，另一方面也得益于采用了先进的粘着控制技术。所示为1972―1995年GE公司内燃机车启动粘着利用提高的发展历程。从可以看出，20多年来，交流传动粘着控制技术的应用已将内燃机车启动粘着利用提高了将近1倍。

　　2粘着控制原理分析机车牵引力是轮轨间相互作用的结果。在牵引电动机的驱动下，车轮踏面与轨面接触并产生一定塑性变形和蠕滑，钢轨对车轮施加反作用力即牵引力，轮轨接触处所能传递的大牵引力称为粘着力。由于蠕滑的存在，车轮的轮周速度要稍微高于机车速度，二者的差异即为车轮的蠕滑速度，蠕滑速度与机车速度和轮周速度平均值的百分率称为蠕滑率。为车轮蠕滑及牵引力产生的示意图。

　　例如，瑞士RE460机车采用的就是相位法，即在实际牵引力上叠加一个（710Hz）频率、（24）幅度的正弦测相信号，根据反馈速度与实际力的相位差来确定是否达到佳粘着点。当然，任何一种粘着控制模型和算法，都会受到实际运用中各种干扰的影响，不可能地得到车轮实际的蠕滑状况，因此很难真正达到理想的大粘着，但经过反复优化的确可以提高平均粘着利用率。

　　我国交流传动技术的工程化刚刚起步，对粘着控制的研究和试验还不够深入。尽管如此，通过借鉴交直传动防空转技术成功的经验，已经探索出了一种通过实时、快速地检测电机转速及机车牵引力的变化，不断寻找佳粘着点来确定当前的给定转矩门槛的控制方法。由于交流传动响应较快，空转抑制迅速，它与传统的防空转技术相比也能取得较好的效果。然而，这种新的粘着控制方法的控制效果还有待于长期的运用考核和观察。

　　3正线粘着测试数据分析为验证首台国产交流传动电力机车的粘着控制效果，在铁道部科技司的安排下，2002年6月22日，D20001“奥星”交流传动电力机车在郑州铁路局管内京广北段信阳一广水间进行了2次运行及坡停启动试验（如所示），以测试验证机车的粘着利用效果。当日天气为小雨转阴，为模拟湿滑的轨面条件，由安装在机车上的喷水装置对轨面实施人工洒水，喷洒用水为手感滑腻的肥皂水，且所有试验均在未撒砂的条件下完成。试验编组负载为900t（含试验车、重载货车），试验数据见表2.表2D20001机车试验结果总汇试验区间李家寨一孝子店一鸡公山武胜关武胜关直段运行次别下行1下行2上行2试验内容坡行牵引坡行牵引坡停启动持续时间/min开始速度/kmh-1结束速度/kmh-1大车钩牵引力/kN小车钩牵引力/kN平均车钩牵引力/kN运行附加阻力/kN平均牵引力/kN粘着利用系数为准确地分析机车的粘着利用，应尽量排除弯道和线路超高带来的影响。在上行2启动加速过程中，试验车记录的速度、时间、纵断面和车钩力曲线表明，15~40km/h恰好处于直线段上，因此取此段数据来估算启动粘着利用系数合适。该段平均车钩力约为175kN，加速时间恰好约为100s，平均启动加速度a=0.0694m/s2，机车重量M按84t计，机车加速力约为5.8kN，机车坡道阻力为9.9kN（12.坡道下滑力），机车基本阻力根据环行线数据近似取2kN，则机车实际发挥牵引力F为：175+5.8+9.9+2对比SS8机车1997年和1998年在同样区段进行的防空转性能试验报告还发现，在喷水和撒砂的情况下，SS8机车的平均启动牵引力仅约为182kN（根据记录下的电机电流折算到机车上的轮周牵引力），机车粘着利用系数大约为0.210.D2机车与SS8机车的坡停启动粘着利用测试结果对比见表3.表3 D2机车与SS8机车启动粘着利用对比项目轴重/t总重/t大启动牵引力/kN实测平均牵引力/kN 192.7（不撒砂）实测粘着利用系数0.234（不撒砂）从表3可以看出，D2交流传动机车的粘着利用即使在不撒砂的情况下，仍较SS8交直传动机车提高11以上。

　　4存在不足及改进建议尽管国产交流传动机车粘着利用较交直传动机车有所提升，但仍存在不少有待改进的地方，有必要进一步改善空转的保护和抑制的效果，进一步提高粘着利用率。据国外相关资料介绍，交流传动机车粘着利用较直流传动机车可提高2030.如ADtranz公司（现Bombadier公司）提供的12X交流传动机车粘着控制试验资料3EH-110328中，给出了各种轨面条件下试验的粘着利用数据，详见表4.表412X机车粘着试验数据工况人工喷水自然潮湿雪覆盖平均启动牵引力/kN粘着利用系数注：机车重量82t，不撒砂，取直线段数据。

　　12X是单轴控制方式的交流传动机车，轴重转移的影响几乎可以忽略不计。即使考虑到轴重转移的影响（按大10考虑），其粘着利用仍高于国产交流传动机车的20左右。由此看来，国产交流传动粘着控制技术仍有较大的提升改进空间。

　　针对D2交流传动机车运用考核近1年暴露的问题，对其粘着控制提出如下改进建议：尽快开展优化粘着控制模型和算法的研究，并全天候跟踪机车的粘着控制的效果，不断优化粘着控制参数。

　　因在不同速度下粘着的发挥不一致，相同的一组参数难以使各段的粘着控制效果达到佳，建议高速和低速段（或分几段）采用不同的参数。

　　由于传动环节存在弹性，电机侧与轮对侧转速不完全一致，可能会导致粘着利用不充分。建议在取一路电机侧转速作为逆变器控制转速信号的前提下，尝试另一路直接采用轮对端转速作为粘着控制的输入转速信号。

　　电机侧转速传感器输出脉冲数太少（60个/r），建议向D机车和12X机车靠拢，取120个/r或更高数目，以提高转速测量的精度，提高粘着控制的效果。

　　综上所述，国产交流传动粘着控制技术的研究仍有很大潜力，相信随着研究的不断深入，国产交流传动机车粘着控制技术将会日益走向成熟。