關(guān)于地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制分析與探討

徐士強 王學(xué)安

摘 要：地鐵車輛的安全運行是城市交通發(fā)展中的主要內(nèi)容，本文就此分析了地鐵車輛的電氣控制，文章首先分析了地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，隨后文章介紹了地鐵車輛中牽引系統(tǒng)的電氣控制，包括牽引控制、交流傳動控制和電制動控制等，希望能給相關(guān)人士提供一些參考。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；牽引系統(tǒng)；電氣控制

地鐵車輛中的牽引系統(tǒng)包括各種控制電路和電力設(shè)備等內(nèi)容，通過電路和設(shè)備之間的協(xié)調(diào)作用就可以給運行中的地鐵提供大量的牽引力，在這一過程中，電氣控制起到關(guān)鍵性的作用，只有科學(xué)的電氣控制，才能保證牽引力的正常供應(yīng)，而只有電氣控制才能實現(xiàn)地鐵車輛的有效制動。

一、地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點

地鐵車輛中的牽引系統(tǒng)主要是由受電弓、牽引電動機、高壓箱、牽引逆變器、制動電阻和避雷器等部分組成的。其中高壓箱是由主隔離開關(guān)、相應(yīng)的充電設(shè)備和斷高速路器等部分組成，但是在地鐵車輛中，大部分都是由兩臺受電弓組成，從而防止由于其中一臺在遇到故障問題后導(dǎo)致輔助逆變器和牽引逆變器停止運行等問題。這幾個受電弓由于可以向動力單元分別輸送動力產(chǎn)生所必須的高壓電源，因此假如其中一臺受電弓發(fā)生故障問題，而另一個受電弓可以依然促進輔助逆變器和逆變器的正常運行。在牽引系統(tǒng)同時還設(shè)置有牽引逆變器，將支撐電容輸入進逆變器中可以促進點電壓輸入的穩(wěn)定性，同時還能發(fā)揮出能量緩沖的效果。

地鐵車輛中的牽引系統(tǒng)是由各種電路和設(shè)備組成的，而系統(tǒng)的順利運行也需要以相關(guān)電路設(shè)備為支撐，在大部分設(shè)備之中，車輛停車和減速等行動都離不開制動裝置的支持，因此制動裝置能夠有效保障地鐵的安全運行。目前我國城市中的地鐵車輛都是通過電阻制動、再生制動以及機械制動等形式來進行運行的，而機械制動主要是通過空氣的不斷壓縮來實現(xiàn)制動效果的，而電阻制動以及再生制動都是通過軌道電磁制動和鐵路電磁鐵來實現(xiàn)的，再生制動當(dāng)中，利用地鐵的制動牽引能夠?qū)幽茼樌D(zhuǎn)化成電能，隨后再生制動能量能夠返回到電網(wǎng)當(dāng)中，從而將制動電能在提供給其它車輛。

二、電氣控制

（一）牽引控制

當(dāng)?shù)罔F車輛處于運行狀態(tài)中時，其中的制動裝置經(jīng)常會發(fā)出各種操作指令，并傳送到牽引逆變器當(dāng)中，在接受指令之后，牽引逆變器就會聯(lián)合制動控制裝置根據(jù)相應(yīng)的指令信號，進行具體的牽引控制工作。但是在實際操作過程中，由于系統(tǒng)的作用，車輛的運行速度通常會有一定的限制，地鐵車輛的運行速度一旦超過相應(yīng)的允許標(biāo)準(zhǔn)時，系統(tǒng)也會自動降低地鐵車輛的牽引力，并將牽引力切斷，一直到地鐵車輛的運行速度恢復(fù)到正常狀態(tài)后，車輛的牽引力才會重新連接回來。此外，即使地鐵車輛中沒有設(shè)置自動控制系統(tǒng)，車輛依然能夠發(fā)揮出相應(yīng)的限速工能，一般車輛在運行過程中遇到坡道區(qū)域時，經(jīng)常會將高速行駛模式自動開啟，從而讓地鐵車輛在坡道位置時依然能夠保持和平道中的相同速度，從而促進車輛的順利運行。[1]地鐵車輛中通常設(shè)置有高壓母線斷路器和母線線路，而設(shè)置目的就是保證地鐵車輛能夠順利通過地鐵線路中各種架空線電區(qū)。

（二）交流傳動控制

地鐵車輛中的牽引控制主要是由牽引變流來引導(dǎo)進行的，這種技術(shù)也是以大功率半導(dǎo)體部件為基礎(chǔ)的，除此之外，牽引技術(shù)經(jīng)常使用的還有隔離技術(shù)、冷卻技術(shù)、光纖傳輸技術(shù)、疊壓低感技術(shù)等多種方式，在地鐵車輛的牽引系統(tǒng)中發(fā)揮著巨大的作用，通過合理運用各種牽引技術(shù)能夠促進地鐵的安全運行，提高地鐵的運行效率，實現(xiàn)有效的牽引控制，同時還能準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換直流電。而牽引變流技術(shù)在使用過程中可以通過水來進行冷卻，隨后在經(jīng)過冷卻風(fēng)和散熱管道對牽引系統(tǒng)進行降溫處理，在最大程度上降低系統(tǒng)的壓力，提高車輛的制動效率。對逆變器進行冷卻主要是通過熱管散熱器來進行的，并通過液態(tài)媒介的狀態(tài)轉(zhuǎn)化來釋放和吸收內(nèi)部熱量。這種通過液態(tài)媒介的蒸發(fā)、冷凝現(xiàn)象來排放熱量的方式，能夠?qū)Νh(huán)境保護發(fā)揮巨大的效用，同時組成結(jié)構(gòu)也比較簡單，具體的維護運行工作能夠節(jié)省很多時間。[2]此外，交流傳功技術(shù)同樣能夠促進地鐵中電氣系統(tǒng)的順利進行，電氣系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的安全保障。交流傳動控制其實就是逆變器中的一種集合技術(shù)，通過故障診斷技術(shù)、參數(shù)識別技術(shù)、粘著控制技術(shù)和電機控制技術(shù)的有機結(jié)合，實現(xiàn)對電流的全面控制。在地鐵車輛行駛過程中，還會遇到各種復(fù)雜問題，在這種狀況下只需要通過交流傳動技術(shù)就能順利解決各種問題，促進地鐵的順利運行。

（三）電制動控制

地鐵車輛在運行過程中，大部分都是利用機械制動和電制動來實現(xiàn)制動功能的，電制動技術(shù)還可以細分為電阻制動和再生制動兩種形式，但是在實際制動過程中，兩種不同的制動方式之間具有較為突出的級別差異，從而導(dǎo)致兩種方式所發(fā)揮出的效用也呈現(xiàn)出較大的差距。一般情況下，在處理車輛的制動控制問題時，需要先進行再生制動，隨后在進行電阻制動，最后一項步驟就是機械制動。但是為了在最大程度上減少損耗并提高制動效果，正常情況下都會結(jié)合多種制動方式共同作用，隨后促進制動效果的有效提高。制動設(shè)備是地鐵車輛運行過程中的重要裝置，能夠輔助車輛的停車減速等活動。一般情況下，城市中的地鐵車輛使用的大部分是電制動方式，通常也就包括電阻制動和再生制動這兩種情況，此外，還有起到輔助作用的機械制動形式，利用各種方式，在最大程度上讓地鐵車輛能夠進行精準(zhǔn)、及時的制動，并對車輛制動力進行有效調(diào)節(jié)，同時也能保證地鐵車輛在現(xiàn)實運行中能夠進行安全停車，在遇到突發(fā)狀況時，也可以進行及時制動，從而防止重大安全事故的出現(xiàn)。

三、結(jié)語

綜上所述，電氣牽引系統(tǒng)對于地鐵的正常運行來說具有重要的作用，也是地鐵運行中比不可少的內(nèi)容，能夠提高地鐵運行的安全性，從而對運行中的地鐵車輛形成一種有效的制動與牽引。為此在日檢測過程中，要加強車輛的檢修工作，同時還要熟練掌握制動控制和牽引控制，從而提高地鐵運行的安全性。

參考文獻：

[1]賈博.對地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（10）：40.

[2]李康.試論地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（24）：120.