對(duì)地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制研究

劉偉中

昆明地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司 云南昆明 650000

1 概述

電力牽引是一種以電能為動(dòng)力的牽引方式。地鐵電力牽引系統(tǒng)的工作原理就是地鐵運(yùn)行過程中由架空線處獲取電能并將其調(diào)壓變換后輸送給車組的牽引電動(dòng)機(jī)，由牽引電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車輛前行。

地鐵車輛的電氣牽引控制系統(tǒng)是由牽引電器和列車電路構(gòu)成的。牽引電器包括：受流器、牽引電機(jī)、傳動(dòng)控制裝置、其他牽引電力電子轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)。列車電路包括：主電氣回路、輔助電路、控制電路?，F(xiàn)在微型計(jì)算機(jī)控制己代替了傳統(tǒng)使用的模擬電路廣泛應(yīng)用于控制電路。它可根據(jù)司機(jī)的操作和牽引回路的狀態(tài)及相應(yīng)信號(hào)調(diào)節(jié)斬波器，對(duì)各接觸器、繼電器、電磁閥、發(fā)光二極管等發(fā)出指令，達(dá)到所要求的恒流牽引、電阻制動(dòng)及再生制動(dòng)等控制。目前，軌道交通車輛電力牽引方式主要分為直流傳動(dòng)和交流傳動(dòng)兩種。

2 運(yùn)行安全保障

在地鐵車輛的牽引系統(tǒng)當(dāng)中，其構(gòu)成部分主要就包括了一系列的設(shè)備與各項(xiàng)電路系統(tǒng)，要保障牽引系統(tǒng)的而穩(wěn)定運(yùn)行就必須要確保這些設(shè)備與電路處于良好的運(yùn)行性能狀態(tài)下，在眾多的設(shè)備類型中，制動(dòng)裝置地鐵車輛在減速與停車時(shí)所必須要用到的一種制動(dòng)設(shè)備，因此其對(duì)于保障地鐵車輛的安全運(yùn)行意義重大。通常而言，在城市地鐵車輛內(nèi)基本采用的都是電制動(dòng)形式，總的來說就包括了再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)兩類，另外還有輔助的機(jī)械制動(dòng)方式，通過多種手段來最大程度的確保地鐵車輛能夠得到及時(shí)、精準(zhǔn)的制動(dòng)，借助于車輛制動(dòng)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛運(yùn)行速度的精準(zhǔn)控制，對(duì)車輛制動(dòng)力亦可做到高效化的調(diào)節(jié)，由此也便能夠確保地鐵車輛在實(shí)際的運(yùn)行過程當(dāng)中可安全停車，并且也可在遭遇緊急情況時(shí)能夠及時(shí)制動(dòng)，避免重大安全事故的發(fā)生。

3 對(duì)地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制

3.1 牽引控制

當(dāng)?shù)罔F車輛處于運(yùn)行狀態(tài)中時(shí)，其中的制動(dòng)裝置經(jīng)常會(huì)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(huì)聯(lián)合制動(dòng)控制裝置根據(jù)相應(yīng)的指令信號(hào)，進(jìn)行具體的牽引控制工作。但是在實(shí)際操作過程中，由于系統(tǒng)的作用，車輛的運(yùn)行速度通常會(huì)有一定的限制，地鐵車輛的運(yùn)行速度一旦超過相應(yīng)的允許標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)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(yùn)行速度恢復(fù)到正常狀態(tài)后，車輛的牽引力才會(huì)重新連接回來。此外，即使地鐵車輛中沒有設(shè)置自動(dòng)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(yùn)行過程中遇到坡道區(qū)域時(shí)，經(jīng)常會(huì)將高速行駛模式自動(dòng)開啟，從而讓地鐵車輛在坡道位置時(shí)依然能夠保持和平道中的相同速度，從而促進(jìn)車輛的順利運(yùn)行。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)。

3.2 交流傳動(dòng)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(jìn)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(yùn)用各種牽引技術(shù)能夠促進(jìn)地鐵的安全運(yùn)行，

提高地鐵的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)有效的牽引控制，同時(shí)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(jìn)行冷卻，隨后在經(jīng)過冷卻風(fēng)和散熱管道對(duì)牽引系統(tǒng)進(jìn)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(dòng)效率。對(duì)逆變器進(jìn)行冷卻主要是通過熱管散熱器來進(jìn)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(hù)發(fā)揮巨大的效用，同時(shí)組成結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，具體的維護(hù)運(yùn)行工作能夠節(jié)省很多時(shí)間。此外，交流傳功技術(shù)同樣能夠促進(jìn)地鐵中電氣系統(tǒng)的順利進(jìn)行，電氣系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的安全保障。交流傳動(dòng)控制其實(shí)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(shí)別技術(shù)、粘著控制技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的全面控制。在地鐵車輛行駛過程中，還會(huì)遇到各種復(fù)雜問題，在這種狀況下只需要通過交流傳動(dòng)技術(shù)就能順利解決各種問題，促進(jìn)地鐵的順利運(yùn)行。

3.3 制動(dòng)控制

地鐵交通車站之間往往距離較短，運(yùn)行過程小的調(diào)速和停車都比較頻繁。為了提高列車的運(yùn)行速度，必須使其起動(dòng)提速快、制動(dòng)距離短。因此地鐵車輛的牽引系統(tǒng)制動(dòng)應(yīng)具備如下性能：（1）制動(dòng)靈活、制動(dòng)迅速，制動(dòng)和緩解時(shí)前后部車輛沖擊小。（2）具有足夠的制動(dòng)力，保證車輛在規(guī)定的制動(dòng)距離內(nèi)安全停車。（3）應(yīng)盡量發(fā)揮動(dòng)力制動(dòng)能力，以減少對(duì)城市環(huán)境的污染和降低運(yùn)行成本。

在制動(dòng)工況時(shí)把牽引電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)、通過輪對(duì)將列車動(dòng)能變?yōu)殡娔?。這時(shí)牽引電動(dòng)機(jī)軸上的反轉(zhuǎn)矩作用在機(jī)車動(dòng)輪上形成電制動(dòng)力，稱為電氣制動(dòng)。采用這種制動(dòng)可以提高列車運(yùn)行速度，降低機(jī)車車輛輪箍閘瓦的磨損。城市軌道交通車輛一般均采用再生制動(dòng)與電阻制動(dòng)相結(jié)合的電制動(dòng)優(yōu)先、空電聯(lián)合制動(dòng)方式，保證在制動(dòng)系統(tǒng)允許的條件下得到盡可能大的制動(dòng)減速度。

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