淺析電阻制動在地鐵牽引電機中的應用

張志剛

摘 要：隨著城市經濟水平的提高、城市居民生活節奏的加快，汽車已經無法滿足人們的需求。為此，我國大力發展輕軌、地鐵等便民交通設施。特別是地鐵運行速度較快，如何更好的安全制動是業內研究的重點問題。本文從應用制動電阻的原因、制動電阻的發展、制動電阻在牽引電機中的作用機制和制動電阻在牽引電機應用中的電路保護四個方面進行研究闡述。

關鍵詞：電阻制動；地鐵牽引電機；應用

中圖分類號：U270.355 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）04-0055-01

目前，我國的汽車保有率極高，給城市的道路交通帶來巨大的壓力。此外，大量的汽車尾氣也對中國的環境和人民的身體健康造成了極大的危害。為了緩解這一狀況，國家開始大力發展地鐵、輕軌等基礎公共交通設施，在保證人們生活正常運行的情況下盡可能的減少尾氣排放。當地鐵為城市建設發揮重要作用的同時，也應該考慮到地鐵運行的安全問題。選擇一種穩定性好、可靠性高的制動設備就成了當前業內研究的重要課題。

1 應用制動電阻的原因

地鐵與汽車等交通工具相比，運行速度更高，因此地鐵的設計環節需要充分考慮到如何平穩、安全的實現制動。此外，地鐵的頻繁起停也增加了對制動設備性能質量的要求。現在使用的制動設備是電阻制動[1]。

目前，中國的地鐵和城際軌道保有量很高。早在本世紀第一個十年，北京的地鐵就已經開始應用這種節能的交流傳動技術。電阻制動可以使牽引電能的再生率提高，達到近五成的重復利用率。此外，由于線路上運行的地鐵密度高，因此在線路上因再生制動而產生的能量無法被吸收，這些無法被吸收的能量積少成多造成供電網的電壓急劇上升。為了緩解這一隱患，地鐵車輛上會配置斬波器和制動電阻，有效轉化剩余能量，將電能用過制動電阻轉化成熱能，進而，地鐵車輛可以運用產生的電氣進行制動，避免使用摩擦制動。

2 制動電阻的發展

最初，地鐵車輛是使用電阻器變阻調速的。當時的電氣制動無法再生，只能利用起動電阻實現列車制動。但是這種電阻制動在制動的過程中功率很大，因此，這種電阻制動的制動效果深受功率影響，在功率不穩定的情況下制動效果也無法達到穩定，存在一定的安全隱患。

隨著科技水平的不斷提高，電阻制動技術也在不斷發展。我國積極學習引進國外的先進技術并自主研發，之前的電阻制動技術得到了很大的改善。在原有電阻制動的基礎上，配備了更加安全、穩定的制動電阻器。但是，當前的地鐵車輛電阻制動技術仍存在著一定的問題。從制動電阻方面來說，制動電阻雖然實際應用比較方便，但是體積巨大，不利于放置且占據了很大的空間。而制動電阻在洞內散熱的特點會造成洞內的溫度隨著時間的增長而不斷增高。諸如以上的種種弊端使得通過電阻制動的方式制動受到了很大的爭議。雖然現在的電阻制動還不能做到非常完善，但是隨著我國科研工作者的不斷研究，很快會研制出更為科學的電阻制動設備[2]。

3 制動電阻在牽引電機中的作用機制

目前我國各大城市的地鐵行業發展迅速，民眾對地鐵的需求量大增。為了適應民眾的需求地鐵增加了對開班次，使得列車之間的行車間距不斷縮短。這種改進可以為列車運行的技術經濟統計提供數據。

經過各種數據統計和測算，可以總結出：使用了電阻制動的地鐵節能效果顯著，再生回饋的電力接近五成，符合國家綠色發展的戰略。其次，雖然地鐵的供電系統結構、各個車站的平均距離、列車運行班次的安排等多種原因會導致再生回饋電力的比例不同，但是總體趨勢是行車密度越高，電力再生率就越高。在同一行車區間之內，制動的列車恰巧碰上啟動的列車時，再生效率是最高的[3]。雖然這種趨勢無法用數學正比模型進行模擬，只是一種大概的趨勢。根據以上的各種研究可以發現，相較于無法改變的供電系統結構、各車站之間的平均距離等因素，合理的安排列車班次，保證合理的地鐵車輛運行間距可以做到有效的提高電力資源的再生率。

4 制動電阻在牽引電機應用中的電路保護

地鐵電阻在制動的過程中，還需要對其電路進行必要的保護。地鐵電阻制動的保護主要分為過載保護、過壓保護和接地保護三個方面。其中，過載保護是指運用過流繼電器GJ；接地保護用接地繼電器DJ。在制動回路出現電路故障時，可以與DJ接通成為一個閉合電路，進而DJ會做出相對應的反應阻斷制動回路。過壓保護是指通過過壓繼電器對電機電樞電壓進行監測，當電壓值高出安全值范圍時，過壓繼電器開始工作，停止進級控制回路的運行并阻斷編組控制器。此外，制動回路會形成較大的電阻來限制勵磁電流，當電壓值重新降低到安全范圍之內，進級回路將重新閉合，重新進級。

5 結語

地鐵車輛采用電阻制動可以有效提高車輛在運行過程中的穩定性，減少對環境的破壞，增加車輛的安全性。從節能方面來說，電阻制動相比于再生自動化來說環保性較低，但是只要選取合適的電阻，就可以保證在一定的程度內實現平穩安全的制動。特別是在有限的地鐵空間環境下，站間距較短、較為頻繁的制動不但可適用性極強，還能降低灰塵、噪音等污染，保持地鐵洞中良好的環境氛圍。綜上所述，地鐵電機中應用電阻制動較為合適。

參考文獻

[1]陳靜.基于超級電容的地面式地鐵再生制動能量回收技術研究[D].西南交通大學，2015.

[2]趙榮華.城市軌道交通地面電阻制動系統的仿真模型設計與研究[D].北京交通大學，2007.

[3]趙雷廷.地鐵牽引電傳動系統關鍵控制技術及性能優化研究[D].北京交通大學，2014.