地鐵車輛電氣牽引系統的電氣控制探討

沈琦 史志永

摘要：在城市軌道交通發展過程中，地鐵的穩定、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的電氣控制進行了探討，首先對電氣牽引系統結構特征進行了分析，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。

關鍵詞：地鐵;車輛電氣牽引系統;電氣控制

地鐵車輛電氣牽引系統主要由電力設備與控制電路等組成，經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、電氣牽引系統的主要結構特征

地鐵車輛牽引系統的主要組成部分包括受電弓、高壓箱、制動電阻、牽引發動機、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、斷高速路器以及充電裝置等，由于地鐵車輛的特殊性，絕大多數配置兩臺受電弓，以防因一臺出現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。同時，牽引系統還配有牽引逆變器，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定性，并起到能量緩沖的作用。

地鐵車輛牽引系統主要由電力設備與控制電路等組成，系統的正常運行需要以電路設備為基礎，在大多數電氣設備中，車輛的停放和減速都需要制動裝置發揮作用，所以制動裝置可以有效保證地鐵穩定、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壓縮發揮制動作用，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，可以將產生的動能平穩地轉化為電能，再生制動能量沿著線路返回電網，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，制動裝置會根據具體情況發出相應的操作指令，并發送給牽引逆變器，牽引逆變器在接到指令后，將根據指令信號的內容，與制動控制裝置聯合完成牽引控制操作。但在具體運行過程中，因為受到系統的影響，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定限速，系統將發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，牽引力才會重新發揮作用。除此之外，即便地鐵車輛中并未安裝自動控制系統，車輛仍具備限速功能。一般情況下，當車輛在前行中經過匝道區域時，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，該技術基于大功率半導體元件。此外，牽引技術往往采用隔離技術、光纖傳輸技術、疊壓低感技術以及冷卻技術等多種方式，能夠在地鐵車輛電氣牽引系統中產生有效作用，借助多種牽引技術的合理運用，可以確保地鐵車輛穩定、安全的運行，有效提升地鐵運行效率，做到高效的牽引控制，自由轉換直流電。牽引變流器技術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進行冷卻，盡可能降低系統所承受的壓力，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，絕大多數是通過機械制動與電制動發揮制動作用。其中電制動技術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，最大限度地實現高效、及時的制動，防止出現重大安全事故。

結語：

總之，電氣牽引系統在地鐵日常運行過程中發揮著非常重要的作用，是地鐵運行的重要一環，可以有效提高地鐵運行的穩定性與安全性，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，掌握制動控制與牽引控制，提升地鐵運行的穩定性與安全性，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的電氣控制研究[J]. 賈博. 山東工業技術. 2018（10）

[2]試論地鐵車輛電氣牽引系統的電氣控制[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與異步牽引系統的對比分析[J]. 唐朝輝，唐立國，李寶泉，耿慶厚，王洋. 電工技術. 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研究[J]. 傅亞林，徐鋒，張斌，朱均，馬益民. 現代城市軌道交通. 2019（11）