地鐵車輛電氣牽引系統設計研究

王小花

（中車四方有限公司，青島 266000）

在城市化的普及下，我國的人口與車輛都在瘋狂增長，在面臨著這種壓力的同時，環境與交通都成了首要解決的問題，需要引起我們的重視，如果不能以更好的方式解決，城市所承受的東西就會越來越多，而且在發展過程中也會存在一些阻礙。因此，解決城市的交通問題，就需要利用地鐵系統進行暫時的緩解。

1 地鐵車輛牽引系統的構成

在地鐵的設計中，在進行配置的時候，有兩臺受電弓，分別為不同的動力單元提供動力需求，這樣設計的目的是為了防止故障的發生，有效的防止因為其中一臺機器發生故障后另一臺機器受到影響，從而影響到逆變器的正常運轉。在現在的技術領域中，只有這一種設計形式能夠確保當一臺受電弓發生故障時逆變器能夠正常工作。但是，地鐵車輛電氣牽系統的容量低，如果不采取動力設計的方法，當其中一臺設出現故障時，無法保證另一臺機器的正常運轉。因此，兩臺受電弓在運行過程中，如果其中一臺出現問題，地鐵車輛的傳送系統會自動斷開出現故障的受電弓，并下達牽引指令，使受故障的受電弓能夠在一定的時間內停止工作。如圖所示：

圖1 地鐵車輛電氣牽引結構圖

從地鐵車輛的電氣牽引系統結構的整體分析，架構中還專門配置了牽引逆變器，在其斷口處配備了支撐電容，電容存在的目的就是為了保證逆變器在運行的過程中能夠安全的完成整個電壓的輸送過程，實現能量的緩沖。電容與濾波電抗器的有效結合，使得組成了一個完成的裝置系統個，在這個裝置下，使逆變器的穩定性得到了保證，使整個系統的電壓處于一個穩定的狀態。但是需要注意的是，逆變器裝置中包含了斬波相控制器和逆變相控制器，在地鐵車輛牽引過程中，直流電會被轉換成三相交流電，利用此功能實現了電壓與頻率之間的調節性，二者相互制約，相互控制，從而發揮更好的功能。

2 地鐵車輛牽引系統的重要性

牽引控制單元，是根據相應的動作指令，完成對列車的制動控制，實現主電路的通斷控制和牽引逆變器的啟停控制。根據列車的運行狀態與行駛的模式，能夠更好的對牽引控制單元進行控制，對列車進行充分的了解與熟悉，同時對行駛的方向、制動等信號進行判斷，并對其進行相應的控制策略；牽引控制單元的接收信號，是根據網絡上的控制命令，對電路進行相應的邏輯控制，如充電連接器、故障處理器、逆變器的邏輯控制等，不同狀態下對牽引逆變器有不同的邏輯控制關系，并對高壓電路故障進行保護與檢測；牽引控制單元采用相位移法進行利用控制，并根據線路的不同變化而進行相應的變化，通過對電機轉速的分析與處理，結合轉矩指令和牽引控制單元生成的路線，對控制系統發出合適的控制線路，使得列車能夠接近最大的運行速度，從而獲得更好的利用率。

3 地鐵車輛牽引系統的特點

制動裝置，實際上就是為了幫助地鐵車輛進行停車、減速等操作的輔助設備，主要目的就是為了地鐵車輛在運行過程中的安全進行保障，在地鐵車輛移動的過程中提供制動的效果，幫助車輛在規定的時間與距離內完成減速或停運。隨著時代的發展，科技水平的不斷提高，在這樣的時代背景下，傳統的機械制動已經被淘汰，在當前的地鐵車輛中的制動系統基本能夠滿足電制動的要求。在當前的地鐵車輛牽引制動技術中，對于制動系統而言，在保證車輛制動的情況下，降低車輛發生事故的可能性，并進行自動調節功能，并根據實際的地鐵車輛的運行情況采取相應的制定措施或者控制的方向。

4 地鐵車輛電氣牽引系統中的電氣控制類別

第一，矢量控制是在整個地鐵車輛的電氣牽引系統設計中最主要的控制方法，通過矢量控制，能夠對地鐵車輛進行快速的操作，具有非常精準的特點，對地鐵車輛的沖擊進行一個很好的控制，實現平穩的制動效果。在混合制動的狀態下，一旦發生了空轉或者花型的情況，可以緊急實現該操作，恢復軌道之間的你附著力，減少設備損壞的可能性。矢量控制的有效運用，可以使地鐵車輛電氣牽引系統更加的完善、完整，并在列車行駛過程中保證其安全性與穩定性。

第二，牽引控制是地鐵車輛電氣牽引控制系統中的另一種控制的方式，對牽引逆變器的接收主要由司機控制或者列車的自動裝置發出的指令來完成的，根據控制裝置對信號進行接收。因為牽引控制的核心是逆變器，因此，在進行信號傳輸的過程中，對地鐵的輸出進行控制和牽引，當列車超速運行是，系統會主動進行封鎖系統，從而將故障列車推到坡道，利用系統對牽引進行控制，從而實現規定時間內的自動控制。

第三，電制動控制包括再生制動和電阻制動，在實際的制動過程中，當使用電制動的時候，對電網的吸收進行二次使用，并對能量的吸收狀況進行檢查，根據列車的實際情況，發揮電制動控制的功能，對列車的磨損有很大的作用，不僅能節約電力，還能為地鐵的運轉情況提供有利的支撐。對于電制動系統而言，當處于發電狀態下時，自身原有的能量會逐漸轉換為電能，為地鐵車輛的整個電網提供充足的電源。

5 結束語

地鐵在現在的社會發展中起著非常重要的作用，在解決交通擁堵的問題上是最直接直接有效的方法，發展地鐵非常有必要。為了保證地鐵能夠正常的運轉，電氣牽引系統在地鐵行業中的意義非常重要，該系統通過電氣控制來實現地鐵車輛的牽引和制動的控制，有利于地鐵的安全穩定的運行。