2024年3月23日发(作者：那拉元)
轨道交通市域(郊)列车用牵引变压器技
术发展趋势研究
摘要：介绍了轨道交通市域（郊）列车用牵引变压器结构特点，分析其国内
外技术现状，并结合国家政策和用户需求展望未来发展趋势。
关键词：轨道交通市域列车；牵引变压器；发展趋势
引言
轨道交通装备是国民经济社会发展的战略性产业，是实施交通强国战略的重
要支撑。市域（郊）铁路发展正处于起步阶段，国务院、国家发改委、交通运输
部、国家铁路局等相关部委相继发布多项政策及指导意见，如2017年6月颁布
的《关于促进市域（郊）铁路发展意见》、2019年2月出台的《关于培育发展现
代化都市圈的指导意见》以及2020年12月下发的《关于推动都市圈市域（郊）
铁路快速发展的建议》，旨在大力支持市域（郊）铁路的发展，打造多层次、多
模式、公交化的核心区域1小时通勤圈。
市域铁路线路长度比一般市内地铁要长，运行速度更高，通常使用25kV交
流供电。牵引变压器通过电磁感应原理将接触网上25kV高电压转换为牵引变流
器用低电压，起着电压转换和高压隔离的作用。牵引变压器作为市域（郊）轨道
车辆的核心动力部件，承担着列车“心脏输血”功能，随着市域（郊）铁路的蓬
勃发展，催生其技术不断的革新换代，对其技术发展趋势进行研究成为必然。
1 牵引变压器结构特点
牵引变压器是安装在轨道交通市域（郊）列车上的一种单相特殊变压器，与
传统电力变压器不同，对体积、重量和耐受振动冲击能力要求较高，主要由绕组、
铁心、箱体、冷却系统和外围部件组成：
1）绕组：设有高压绕组和牵引绕组，采用漆包铜线绕制而成；
2）铁心：采用具有绝缘表面的耐高温、高导磁硅钢片叠积而成；
3）箱体：采用高强度结构钢制油箱；储油柜布置在油箱侧面，并通过装满
硅胶的吸湿器与外部空气相通；
4）外围部件：设置温度传感器、温度继电器、压力释放阀、油位继电器和
油流继电器等保护部件，实现变压器油温、油压、油流和油位多重保护；
5）冷却系统：风机与油冷却器采用集成一体化技术，油泵将热油从油箱送
入冷却系统，经油冷却器冷却后流回油箱，依此循环。
典型的结构布置如下图1所示：
2 牵引变压器现状
2.1 国外技术现状
在国外，牵引变压器主要可以归纳为日系壳式平台和欧系心式平台，壳式以
日本新干线N700S动车组为代表，心式以西门子Mireo通勤列车为代表，追求更
高效、更轻量化的牵引变压器。
（1）日本N700S动车
N700S列车是继N700系之后的完全改型车辆，N700S与前N700系列车型相
比，主要区别在于使用了SiC变流器和6极驱动电机，牵引变压器沿用了壳式变
压器，整个牵引系统较N700减重约20%。
图2 N700S牵引系统与N700重量对比
（2）西门子Mireo通勤列车
为了满足日益增多的客运人数，降低运营成本，提高安全性、舒适性，西门
子研制出了Mireo列车平台以及与其对应的Tractronic Thinity牵引变压器。
该牵引变压器安装在车顶，容量为2716kVA，存在25kV/50Hz、15kV/16.7Hz双种
交流制式，由于采用油箱适型结构，轻量化水平相对传统产品可减重约10%。
2.2 国内技术现状
在国内动车组领域中，牵引变压器研制厂家主要有株洲电机公司和大同日立
ABB公司，两家产品均实现了不同速度等级的动车组列车全覆盖。目前在市域列
车领域，两家公司多采用心式结构牵引变压器，技术水平基本相当，典型的技术
参数情况如下表1所示：
3 牵引变压器未来发展趋势
随着科技社会的不断进步，国外“工业4.0“、“巴黎协定”以及国内“制
造2025”、 “双碳”战略等政策的实施，推动轨道交通市域（郊）列车牵引变
压器技术不断朝着轻量化、低噪音、高效率、智能化等方向发展。
3.1轻量化
牵引变压器轻量化是轨道交通车辆发展永恒不变的主题
[1]
，一般通过提高牵
引变压器功率密度，采用适型少油结构和新型轻质材料等措施实现。西门子在
2022年柏林展上推出了一款少油式牵引变压器概念机，通过完全适型的少油结构
和非金属材质油箱，将轻量化水平进一步提升，预计可减重25%～30%。但目前还
存在电磁兼容、油箱密封、振动传递等技术难题，有待进一步攻克。
3.2 低噪音
噪音是影响乘坐舒适性的关键指标，也是客户越来越关注的技术项点。牵引
变压器噪声分为电磁噪声和通风噪声：电磁噪声主要由铁心振动产生；通风噪声
主要是冷却风机在高、低速运行时产生的气流噪声，它是牵引变压器噪声的主要
来源，降低牵引变压器噪声的关键在于降低通风噪声。
为降低降低牵引变压器通风噪声，一般采用优化风机叶轮结构、增设导流板
或吸音棉等措施，但降噪效果一般。目前三菱电机、ABB、株洲电机等公司在市
域（郊）领域正在研究利用走行风进行冷却，取消冷却风机，可大幅降低牵引变
压器噪声。
3.3高效率
城轨交通是大容量公共交通基础设施，是城市引导承载绿色低碳出行的骨干
交通方式。绿色低碳发展是城轨交通行业面临的历史性任务，是城轨交通发展的
重大战略，更是城市交通领域实现“双碳”目标的重要举措
[2]
。因此，对牵引变
压器效率提出更高要求。
日立集团在2022年柏林展上推出一款干式牵引变压器，该变压器器身采用
环氧树脂和玻璃纤维绝缘，功率密度较低，通过集成冷却风机强迫导向通风提高
冷却效率，有效降低变压器体积和重量，其中效率可达98%。
3.4 智能化
在新一轮科技革命和产业变革的浪潮推动下，我国城轨交通行业信息化、智
能化建设步入快速发展阶段，发展智能、智慧技术和产品已经成为加快实现由高
速发展转向高质量发展的切入点和主要抓手，也是建设交通强国和智慧城市的重
要组成部分
[3]
。在牵引变压器领域，通过充分利用智能传感器、智能仪表、智能
标签等技术，使产品具有全程可追溯及深度自感知的能力；重点实现对变压器油
样、油泵、风机等状态智能监测和诊断，减少全寿命周期维护成本。
结束语
社会飞速发展推动科技进步日新月异，技术革新速度越来越快，通过国内外
技术研究，轻量化、低噪音、高效率及智能化是轨道交通市域（郊）列车牵引变
压器未来发展方向。
参考文献
[1]龙谷宗.我国电力牵引变压器技术现状及展望[J].电力机车与城轨车辆，
2006（02）
[2]中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通绿色城轨发展行动方案[J].城
市轨道交通,2022(08)
[3]中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要[J].城市轨
道交通,2020（04）
1
2024年3月23日发(作者：那拉元)
轨道交通市域(郊)列车用牵引变压器技
术发展趋势研究
摘要：介绍了轨道交通市域（郊）列车用牵引变压器结构特点，分析其国内
外技术现状，并结合国家政策和用户需求展望未来发展趋势。
关键词：轨道交通市域列车；牵引变压器；发展趋势
引言
轨道交通装备是国民经济社会发展的战略性产业，是实施交通强国战略的重
要支撑。市域（郊）铁路发展正处于起步阶段，国务院、国家发改委、交通运输
部、国家铁路局等相关部委相继发布多项政策及指导意见，如2017年6月颁布
的《关于促进市域（郊）铁路发展意见》、2019年2月出台的《关于培育发展现
代化都市圈的指导意见》以及2020年12月下发的《关于推动都市圈市域（郊）
铁路快速发展的建议》，旨在大力支持市域（郊）铁路的发展，打造多层次、多
模式、公交化的核心区域1小时通勤圈。
市域铁路线路长度比一般市内地铁要长，运行速度更高，通常使用25kV交
流供电。牵引变压器通过电磁感应原理将接触网上25kV高电压转换为牵引变流
器用低电压，起着电压转换和高压隔离的作用。牵引变压器作为市域（郊）轨道
车辆的核心动力部件，承担着列车“心脏输血”功能，随着市域（郊）铁路的蓬
勃发展，催生其技术不断的革新换代，对其技术发展趋势进行研究成为必然。
1 牵引变压器结构特点
牵引变压器是安装在轨道交通市域（郊）列车上的一种单相特殊变压器，与
传统电力变压器不同，对体积、重量和耐受振动冲击能力要求较高，主要由绕组、
铁心、箱体、冷却系统和外围部件组成：
1）绕组：设有高压绕组和牵引绕组，采用漆包铜线绕制而成；
2）铁心：采用具有绝缘表面的耐高温、高导磁硅钢片叠积而成；
3）箱体：采用高强度结构钢制油箱；储油柜布置在油箱侧面，并通过装满
硅胶的吸湿器与外部空气相通；
4）外围部件：设置温度传感器、温度继电器、压力释放阀、油位继电器和
油流继电器等保护部件，实现变压器油温、油压、油流和油位多重保护；
5）冷却系统：风机与油冷却器采用集成一体化技术，油泵将热油从油箱送
入冷却系统，经油冷却器冷却后流回油箱，依此循环。
典型的结构布置如下图1所示：
2 牵引变压器现状
2.1 国外技术现状
在国外，牵引变压器主要可以归纳为日系壳式平台和欧系心式平台，壳式以
日本新干线N700S动车组为代表，心式以西门子Mireo通勤列车为代表，追求更
高效、更轻量化的牵引变压器。
（1）日本N700S动车
N700S列车是继N700系之后的完全改型车辆，N700S与前N700系列车型相
比，主要区别在于使用了SiC变流器和6极驱动电机，牵引变压器沿用了壳式变
压器，整个牵引系统较N700减重约20%。
图2 N700S牵引系统与N700重量对比
（2）西门子Mireo通勤列车
为了满足日益增多的客运人数，降低运营成本，提高安全性、舒适性，西门
子研制出了Mireo列车平台以及与其对应的Tractronic Thinity牵引变压器。
该牵引变压器安装在车顶，容量为2716kVA，存在25kV/50Hz、15kV/16.7Hz双种
交流制式，由于采用油箱适型结构，轻量化水平相对传统产品可减重约10%。
2.2 国内技术现状
在国内动车组领域中，牵引变压器研制厂家主要有株洲电机公司和大同日立
ABB公司，两家产品均实现了不同速度等级的动车组列车全覆盖。目前在市域列
车领域，两家公司多采用心式结构牵引变压器，技术水平基本相当，典型的技术
参数情况如下表1所示：
3 牵引变压器未来发展趋势
随着科技社会的不断进步，国外“工业4.0“、“巴黎协定”以及国内“制
造2025”、 “双碳”战略等政策的实施，推动轨道交通市域（郊）列车牵引变
压器技术不断朝着轻量化、低噪音、高效率、智能化等方向发展。
3.1轻量化
牵引变压器轻量化是轨道交通车辆发展永恒不变的主题
[1]
，一般通过提高牵
引变压器功率密度，采用适型少油结构和新型轻质材料等措施实现。西门子在
2022年柏林展上推出了一款少油式牵引变压器概念机，通过完全适型的少油结构
和非金属材质油箱，将轻量化水平进一步提升，预计可减重25%～30%。但目前还
存在电磁兼容、油箱密封、振动传递等技术难题，有待进一步攻克。
3.2 低噪音
噪音是影响乘坐舒适性的关键指标，也是客户越来越关注的技术项点。牵引
变压器噪声分为电磁噪声和通风噪声：电磁噪声主要由铁心振动产生；通风噪声
主要是冷却风机在高、低速运行时产生的气流噪声，它是牵引变压器噪声的主要
来源，降低牵引变压器噪声的关键在于降低通风噪声。
为降低降低牵引变压器通风噪声，一般采用优化风机叶轮结构、增设导流板
或吸音棉等措施，但降噪效果一般。目前三菱电机、ABB、株洲电机等公司在市
域（郊）领域正在研究利用走行风进行冷却，取消冷却风机，可大幅降低牵引变
压器噪声。
3.3高效率
城轨交通是大容量公共交通基础设施，是城市引导承载绿色低碳出行的骨干
交通方式。绿色低碳发展是城轨交通行业面临的历史性任务，是城轨交通发展的
重大战略，更是城市交通领域实现“双碳”目标的重要举措
[2]
。因此，对牵引变
压器效率提出更高要求。
日立集团在2022年柏林展上推出一款干式牵引变压器，该变压器器身采用
环氧树脂和玻璃纤维绝缘，功率密度较低，通过集成冷却风机强迫导向通风提高
冷却效率，有效降低变压器体积和重量，其中效率可达98%。
3.4 智能化
在新一轮科技革命和产业变革的浪潮推动下，我国城轨交通行业信息化、智
能化建设步入快速发展阶段，发展智能、智慧技术和产品已经成为加快实现由高
速发展转向高质量发展的切入点和主要抓手，也是建设交通强国和智慧城市的重
要组成部分
[3]
。在牵引变压器领域，通过充分利用智能传感器、智能仪表、智能
标签等技术，使产品具有全程可追溯及深度自感知的能力；重点实现对变压器油
样、油泵、风机等状态智能监测和诊断，减少全寿命周期维护成本。
结束语
社会飞速发展推动科技进步日新月异，技术革新速度越来越快，通过国内外
技术研究，轻量化、低噪音、高效率及智能化是轨道交通市域（郊）列车牵引变
压器未来发展方向。
参考文献
[1]龙谷宗.我国电力牵引变压器技术现状及展望[J].电力机车与城轨车辆，
2006（02）
[2]中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通绿色城轨发展行动方案[J].城
市轨道交通,2022(08)
[3]中国城市轨道交通协会.中国城市轨道交通智慧城轨发展纲要[J].城市轨
道交通,2020（04）
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