地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制探討

沈琦 史志永

摘要：在城市軌道交通發(fā)展過程中，地鐵的穩(wěn)定、安全運行有著非常重要的影響，本文主要對地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制進行了探討，首先對電氣牽引系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征進行了分析，然后詳細介紹了電氣控制的三種基本類型——牽引控制、電制動抗旨以及交流控制，希望能為大家提供有益 參考。

關(guān)鍵詞：地鐵;車輛電氣牽引系統(tǒng);電氣控制

地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)主要由電力設備與控制電路等組成，經(jīng)由設備與電路之間的連接作用，能夠為地鐵運行提供充足的牽引力，在這一運行過程中，電氣控制的作用非常突出，只有嚴格的做好電氣控制工作，才可以為地鐵運行提供充足的牽引力供應，而且通過電氣控制才可以對地鐵車輛進行有效的制動控制。

一、電氣牽引系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)特征

地鐵車輛牽引系統(tǒng)的主要組成部分包括受電弓、高壓箱、制動電阻、牽引發(fā)動機、輔助變流器以及牽引逆變器等。其中高壓箱的主要部件包括隔離開關(guān)、斷高速路器以及充電裝置等，由于地鐵車輛的特殊性，絕大多數(shù)配置兩臺受電弓，以防因一臺出現(xiàn)故障而造成牽引逆變器與輔助逆變器完全停止運行[1]。這些受電弓能夠分別向動力單元輸送所需的高壓電能，因此如果一臺受電弓出現(xiàn)故障，另一臺受電弓仍能保證輔助逆變器與逆變器保持正常的運行狀態(tài)。同時，牽引系統(tǒng)還配有牽引逆變器，支持電容器輸入到逆變器中能夠有效保證點電壓輸入性能的穩(wěn)定性，并起到能量緩沖的作用。

地鐵車輛牽引系統(tǒng)主要由電力設備與控制電路等組成，系統(tǒng)的正常運行需要以電路設備為基礎，在大多數(shù)電氣設備中，車輛的停放和減速都需要制動裝置發(fā)揮作用，所以制動裝置可以有效保證地鐵穩(wěn)定、安全的運行。當前我國城市地鐵車輛一般采用電阻制動、機械制動和再生制動等方式運行，機械制動的工作原理是通過空氣的連續(xù)壓縮發(fā)揮制動作用，電阻制動和再生制動則借助軌道電磁制動與鐵路電磁鐵發(fā)揮制動作用。在再生制動中，通過地鐵的制動牽引力，可以將產(chǎn)生的動能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)化為電能，再生制動能量沿著線路返回電網(wǎng)，為其他車輛提供制動電能[2]。

二、電氣控制

1、牽引控制

地鐵車輛在運行過程中，制動裝置會根據(jù)具體情況發(fā)出相應的操作指令，并發(fā)送給牽引逆變器，牽引逆變器在接到指令后，將根據(jù)指令信號的內(nèi)容，與制動控制裝置聯(lián)合完成牽引控制操作。但在具體運行過程中，因為受到系統(tǒng)的影響，車輛的前行速度往往受到限制，如果地鐵車輛的前行速度超過規(guī)定限速，系統(tǒng)將發(fā)送指令自動減小牽引力，并切斷牽引力，直到地鐵車輛恢復到正常的運行速度，牽引力才會重新發(fā)揮作用。除此之外，即便地鐵車輛中并未安裝自動控制系統(tǒng)，車輛仍具備限速功能。一般情況下，當車輛在前行中經(jīng)過匝道區(qū)域時，將會自動開啟高速駕駛模式，確保地鐵車輛在匝道位置保持相同的速度，以確保車輛安全、平穩(wěn)的運行[3]。地鐵車輛一般配備高壓母線斷路器與母線，目的在于保證地鐵車輛可以安全通過各種架空線路區(qū)域。

2、交流傳動控制

對地鐵車輛牽引控制進行引導的主要設備是牽引變流器，該技術(shù)基于大功率半導體元件。此外，牽引技術(shù)往往采用隔離技術(shù)、光纖傳輸技術(shù)、疊壓低感技術(shù)以及冷卻技術(shù)等多種方式，能夠在地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)中產(chǎn)生有效作用，借助多種牽引技術(shù)的合理運用，可以確保地鐵車輛穩(wěn)定、安全的運行，有效提升地鐵運行效率，做到高效的牽引控制，自由轉(zhuǎn)換直流電。牽引變流器技術(shù)在具體使用中可以采用水冷卻，再通過冷卻空氣和冷卻管對牽引系統(tǒng)進行冷卻，盡可能降低系統(tǒng)所承受的壓力，提升車輛自身的制動效率。

3、電制動控制

在地鐵車輛實際運行過程中，絕大多數(shù)是通過機械制動與電制動發(fā)揮制動作用。其中電制動技術(shù)主要包括電阻制動與再生制動兩種形式。然而，在具體制動時，兩種制動方法所表現(xiàn)出來的層次差異較為明顯。通常來說，在對車輛制動控制進行處理時，首先是再生制動，再進行電阻制動，最后才是機械制動[4]。但是，為了有效降低損耗，發(fā)揮更好的制動效果，一般會綜合使用多種制動方法，以有效提升制動效果。在地鐵車輛運行過程中，制動裝置是非常重要的組成部分，可以輔助車輛停車與減速。城市地鐵車輛一般采用的是電制動，主要包括再生制動與電阻制動兩種，最大限度地實現(xiàn)高效、及時的制動，防止出現(xiàn)重大安全事故。

結(jié)語：

總之，電氣牽引系統(tǒng)在地鐵日常運行過程中發(fā)揮著非常重要的作用，是地鐵運行的重要一環(huán)，可以有效提高地鐵運行的穩(wěn)定性與安全性，為運行中的地鐵車輛提供充足的制動和牽引。因此，在日常檢查過程中，要重視對車輛進行必要的維護保養(yǎng)，掌握制動控制與牽引控制，提升地鐵運行的穩(wěn)定性與安全性，為廣大市民提供更為便捷的交通服務。

參考文獻：

[1]對地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制研究[J]. 賈博. 山東工業(yè)技術(shù). 2018（10）

[2]試論地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制[J]. 李康. 城市建設理論研究（電子版）. 2017（24）

[3]地鐵車輛永磁牽引系統(tǒng)與異步牽引系統(tǒng)的對比分析[J]. 唐朝輝，唐立國，李寶泉，耿慶厚，王洋. 電工技術(shù). 2018（24）

[4]以碳化硅功率模塊及永磁電機為特征的新一代牽引系統(tǒng)研究[J]. 傅亞林，徐鋒，張斌，朱均，馬益民. 現(xiàn)代城市軌道交通. 2019（11）