电力牵引是一种以电能为动力的牵引方式。轨道交通电力牵引系统通常由受流器从架空接触网或第三轨（输电轨）接受电能，通过车载的变流装置给安装在转向架上的牵引电动机供电，将电能转换为机械能，通过齿轮传动箱和轮对，驱动电动车（组）运行，如图8 1所示。

图8-1　牵引传动装置

自1879年首列电传动样车在柏林展览会上出现后很快受到世界范围的关注。随着工业技术的发展与进步，电力牵引也得到了广泛的发展和应用。特别是工业化后期，由于发达国家城市化进程中汽车拥有量的急剧增长，导致交通阻塞、空气污染、噪声公害成为难以治愈的“城市病”，人们逐步认识到解决大城市的交通问题，必须开发运量大、速度快、能耗低、污染少的现代化快速轨道交通系统。电力牵引系统凭借其显而易见的优势而得到了充分的发展和应用。

以直流电动机作为牵引电机是最早应用于城市轨道车辆的传动方式。直流牵引电动机主要采用串激形式，通过改变电机端电压或激磁电流来调节电机转速，因而具有良好的牵引性能，且技术可靠，因此在电力牵引领域得到广泛的应用。

直流牵引电动机传统的调速方法是采用有触点电器和电阻换接相结合的方法来实现有级调速，直流电机的特性受到一定的影响。自大功率半导体功率器件问世后，直流斩波控制取代了传统的调阻控制，牵引性能及调节效果明显改善。到了20世纪80年代，大功率自关断电力电子器件得到重大进展，特别是门极可关断晶闸管 （Gate Turn-Off，简称GTO）的容量达到4500V/3000A的实用水平，斩波电路大大简化，工作频率也有所提高，且减少了平波电抗器和滤波电容器的体积，既改善了车辆的运行性能，又做到了小型化、轻量化。据有关资料介绍，德国的AEG—TELEFUNKEN公司于1983年研制成功180kW GTO斩波器，已用于城市无轨电车；到20世纪80年代末期，香港地铁车辆、伦敦本部Docklands轻轨车、伦敦地铁动车、丹麦地铁动车、南非的电力机车等相继都成功地运用了GTO斩波器，实现直流牵引电机的电枢电流控制或磁场控制。随着90年代新一代电力电子元件——绝缘栅极双极型晶体管 （Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT）和智能功率模块（Intelligent Power Module，简称IPM）的问世与大容量器件的研制成功，相信IGBT （或IPM）斩波器会迅速在地铁动车和轻轨车辆传动系统中得到应用。

直流牵引电机存在的主要缺点是有电刷和换向器，随之带来的问题是电机在高速时换向困难、结构复杂、工作可靠性差、制造成本高及维修麻烦。随着大功率电力电子器件制造技术的不断提高和交流电机控制理论的发展，可变频变压的逆变器解决了交流电动机的调速控制问题。采用异步牵引电机驱动的交流电传动系统正在迅速崛起，并使轨道车辆的电力传动技术跨越了一个很高的台阶。异步牵引电机消除了由于换向器和电刷所引起的一系列实际问题，并且有结构简单、维护方便、体积小、重量轻、转速高、功率大、防滑、黏着利用好等一系列优点，被公认为是电动车 （组）电力传动的一项划时代的重大革新，因而受到国内外的广泛重视。直流牵引的轨道车辆正在逐渐被交流电机牵引的车辆所替代。(www.daowen.com)

综观国外轨道运输电动车（组）的发展情况，现代电动车（组）的电力传动系统具有以下特点：

（1）电力传动技术由最初的变阻调速发展到斩波器调速，进一步发展在应用三相异步牵引电动机的动车中采用了变频变压技术（VVVF）技术，目前，逆变器技术在电动车组上受到了广泛的关注和应用。

（2）在车辆电力传动系统中，牵引变流器 （包括斩波器、逆变器等）广泛采用了GTO及IGBT （或IPM）模块作为主开关器件，特别是后者，对较高频率工作的电路也能很好适应。

（3）微电子技术在地铁车辆的牵引、制动、辅助控制、信息显示和储存、防滑与防空转控制及行车安全等方面得到了广泛的应用。

（4）车辆的制动，除了采用摩擦制动外，还采用了电气制动技术，如电阻制动、再生制动及磁轨制动等，以提高运行中的节能效果与安全性。

就我国而言，城市地铁与轻轨建设起步较晚，但随着改革开放与国民经济的发展也日益得到了重视。我国地铁车辆的现状，按其传动与控制方式可分为直流调阻车（如北京地铁1号线车辆）、直流斩波车 （如上海地铁1号线部分车辆）和交流传动（上海地铁2号线车辆与广州地铁1号线车辆等），其发展趋势与世界牵引技术发展主流基本一致。