试论地铁车辆电气牵引系统的控制

王艺霖

摘   要：地铁交通已经在城市内的出行方式中占据重要的位置，因此确保地铁车辆的高质量也是城市轨道交通发展的重要措施。保证地铁车辆稳定运行的关键部分是电气牵引系统，所以电气系统的无故障也是保证地铁安全运行的关键。本文分析了地铁车辆电气牵引系统的结构、特点，并进一步分解了牵引系统工作原理。

关键词：控制系统  电气牵引  地铁车辆

中图分类号：U264                                  文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）02（b）-0080-02

地铁车辆中的牵引系统包括各种控制电路和电力设备等内容，车辆通过控制电路与设备，并通过两者的配合给车辆提供牵引力保证车辆实现运行。在实现车辆运行的过程中，由于电气控制的作用为车辆运行提供了平稳的牵引力，使车辆安全平稳地运行，同时也只有电气制动控制才能有效地实现车辆制动。电气牵引系统在车辆运行的过程中为车辆持续提供电能以此保障地铁车辆的正常运行。那么要想保证地铁车辆安全可靠地运行，对该系统的维修和维护就十分重要。日常加强对车辆系统的检修和维护是非常重要的也是保证车辆低故障率的关键。

1  地铁车辆电气牵引及控制系统的结构及特点

1.1 地铁车辆电气控制系统的结构

高压箱：主隔离开关、高速断路器以及充电设是其结构的主要组成部件。所有的列车的受电弓都会采用一个主用、一个备用的形式，为牵引系统中牵引与辅助逆变器可以正常工作，正是因为车辆动力单元得到了高压电源的保证才能确保车辆能够安全平稳地运营。

牵引逆变器：通过输出端的支撑电容可以起到缓冲的作用从而保证和提高电压的稳定性。同时，滤波电抗器也能起到保持电压稳定的作用，从而保证逆变器安全运行。

1.2 地铁车辆电气控制系统的特点

地铁车辆的制动系统实现安全停靠和有效降速的方式为电阻制动、再生制动两种制动方式。地铁车辆的制动方式除了再生制动、电阻制动还有另一种制动方式为机械制动，这也是为了更准确地完成车辆安全停靠与降速，一旦系统出现故障需要紧急降速或停止，也可以采用机械制动的方式来完成。

再生制动与电阻制动的制动原理相似，但是也存在一些区别，发电机发出的电能如果输出到电网上就会成为再生制动，如果发出的电能输出到电阻上就是電阻制动。但是无论是再生制动还是电阻制动都是利用铁路制动电磁铁和轨道电磁制动器来实现车辆制动的，这两种制动方式是不同于机械制动的，机械制动是单纯的由于机械运动产生摩擦力，从而实现车辆制动。地铁车辆在安全运行过程中，是需要先进行再生制动，在执行该种制动时，制动牵引电机将动能转化为电能，并将转化的电能并入电网，而后将此电能传输给其他的车辆，由于动能和电能之间的转化可以确保其他车辆实现电阻制动。要想在地铁车辆安全运行的过程中更好地实现停靠和降速一定是需要多种制动方式相互协作，更好地配合来完成。

2  电气控制系统

2.1 牵引控制

列车ATO装置或者司机控制器向牵引逆变器发送牵引命令以及给定值，然后综合从制动控制装置接收到的信号，对列车实施牵引与控制。由于牵引系统配备有限速装置，待列车超过限定值时，系统将会自动封锁牵引力，导致牵引力下降至零，直到速度符合标准以后再恢复。在进行坡道救援时，此系统可以输出平时黏着系数1.15倍的牵引力，这样列车便能将停在最大坡道的故障列车推开，进而疏通铁路通道。列车还具有洗车运行模式，开启此模式后，列车能在限速内自动控制牵引系统，根据列车的时速自动切除与施加牵引力。

2.2 交流传动控制

通过综合传动系统故障诊断与保护技术、电机控制技术等，能实现对电流互相影响的控制。在地铁车辆行驶过程中，如果出现线路问题，可以通过交流传动控制技术进行检验，找到问题后能够更好更快地解决问题。地铁车辆在安全行驶过程中对牵引控制系统及功能有很高的要求，但恰巧交流传动控制技术的高标准可以达到这种要求，可以更好地完成牵引控制的同时又可以满足车辆的安全运行。目前，我国的牵引变流技术与冷却技术、隔离技术等都是比较常见的变流技术，同时这些手段不仅是其他领域，尤其在地铁车辆的电气控制中也被广泛使用，更起到了非常重要的作用。值得一提的是这些技术不但将直流能量进行完美的交换而且可以保证地铁车辆的牵引工作的安全性、稳定性。

2.3 电制动控制

由于电制动以及空气制动均为地铁车辆的制动方式，本文着重介绍一下电制动。电制动方式包括电阻制动、再生制动。由于地铁车辆的车型、重量、设计、轨距等不同对制动力的要求也不相同，车辆系统会优先选择电制动力，主要目的还是为了降低闸瓦磨耗并节约电耗。车辆在执行电制动的时候会自动使用电网吸收再生能量，VVVF 控制单元连续监控电网状态，检查能量的吸收状况。如果电网电压升高的原因一定是由于电网无法吸收电能或者吸收能力不足导致;如果电网电压大于1700V，系统将会控制制动电阻进行工作，将满足需要以外的能量转换成热能进而排除。当系统失控、故障导致电制动力无法达到要求时再由空气制动进行工作完成制动。

3  电气控制模式

在地铁车辆运行过程中，牵引逆变器会出现一些突发的问题，例如发动设备会带来一些影响因素，进而影响牵引逆变器的正常工作。此时，应综合控制设备多方面的内容，来满足地铁车辆高速运行时对其各个系统的要求。

首先，需要整合地铁车辆能够接收到的一切工作指令，进行分析，进而实现有效的操作设备，同时又能够保证在牵引的基础上更高效地控制操作，这样能够保证车辆运行效率可以在很大程度上得到提高和改善，降低地铁车辆的行车风险。

其次，可以控制地铁车辆的行车速度，不但能够保证行车安全还能更好地实现地铁设备的内部电控模式。对移动范围地铁车辆的运行进行有效的控制，可以确保地铁车辆稳定、安全地运行，也可以有效地降低故障率。实施电气控制能有效保证地铁安全行驶，在合理范畴内控制地铁运行效率，防止出现超速等运行问题，消除地铁运行的安全隐患。

4  结语

在地铁车辆的安全运行过程中牵引系统起到了非常重要的作用，可以说牵引系统是实现车辆运行的基础，它的安全性、可靠性也是保证地铁车辆安全运行的基础和保障。那么如何更好地实现有效地制动和牵引是从业者需要不断研究的内容。想要更好的维修和维护牵引系统，需要在日常对地铁车辆的牵引系统进行日检、周检、月检，而且在检验的过程中需要加大检查力度，需要从业人员对制动系统和牵引系统的理论知识与实验知识熟练掌握，从而提高地铁车辆运行的稳定性、安全性和可靠性。由于在地铁车辆的安全运行过程中牵引系统的重要程度，设计师不能单纯地考虑检修和维护，还需要在设计上对该系统进行优化、升级，保证系统已有的优势下，升级革新，更好地发挥该系统的作用。

参考文献

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