浅析电阻制动在地铁牵引电机中的应用

张志刚

摘 要：随着城市经济水平的提高、城市居民生活节奏的加快，汽车已经无法满足人们的需求。为此，我国大力发展轻轨、地铁等便民交通设施。特别是地铁运行速度较快，如何更好的安全制动是业内研究的重点问题。本文从应用制动电阻的原因、制动电阻的发展、制动电阻在牽引电机中的作用机制和制动电阻在牵引电机应用中的电路保护四个方面进行研究阐述。

关键词：电阻制动；地铁牵引电机；应用

中图分类号：U270.355 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）04-0055-01

目前，我国的汽车保有率极高，给城市的道路交通带来巨大的压力。此外，大量的汽车尾气也对中国的环境和人民的身体健康造成了极大的危害。为了缓解这一状况，国家开始大力发展地铁、轻轨等基础公共交通设施，在保证人们生活正常运行的情况下尽可能的减少尾气排放。当地铁为城市建设发挥重要作用的同时，也应该考虑到地铁运行的安全问题。选择一种稳定性好、可靠性高的制动设备就成了当前业内研究的重要课题。

1 应用制动电阻的原因

地铁与汽车等交通工具相比，运行速度更高，因此地铁的设计环节需要充分考虑到如何平稳、安全的实现制动。此外，地铁的频繁起停也增加了对制动设备性能质量的要求。现在使用的制动设备是电阻制动[1]。

目前，中国的地铁和城际轨道保有量很高。早在本世纪第一个十年，北京的地铁就已经开始应用这种节能的交流传动技术。电阻制动可以使牵引电能的再生率提高，达到近五成的重复利用率。此外，由于线路上运行的地铁密度高，因此在线路上因再生制动而产生的能量无法被吸收，这些无法被吸收的能量积少成多造成供电网的电压急剧上升。为了缓解这一隐患，地铁车辆上会配置斩波器和制动电阻，有效转化剩余能量，将电能用过制动电阻转化成热能，进而，地铁车辆可以运用产生的电气进行制动，避免使用摩擦制动。

2 制动电阻的发展

最初，地铁车辆是使用电阻器变阻调速的。当时的电气制动无法再生，只能利用起动电阻实现列车制动。但是这种电阻制动在制动的过程中功率很大，因此，这种电阻制动的制动效果深受功率影响，在功率不稳定的情况下制动效果也无法达到稳定，存在一定的安全隐患。

随着科技水平的不断提高，电阻制动技术也在不断发展。我国积极学习引进国外的先进技术并自主研发，之前的电阻制动技术得到了很大的改善。在原有电阻制动的基础上，配备了更加安全、稳定的制动电阻器。但是，当前的地铁车辆电阻制动技术仍存在着一定的问题。从制动电阻方面来说，制动电阻虽然实际应用比较方便，但是体积巨大，不利于放置且占据了很大的空间。而制动电阻在洞内散热的特点会造成洞内的温度随着时间的增长而不断增高。诸如以上的种种弊端使得通过电阻制动的方式制动受到了很大的争议。虽然现在的电阻制动还不能做到非常完善，但是随着我国科研工作者的不断研究，很快会研制出更为科学的电阻制动设备[2]。

3 制动电阻在牵引电机中的作用机制

目前我国各大城市的地铁行业发展迅速，民众对地铁的需求量大增。为了适应民众的需求地铁增加了对开班次，使得列车之间的行车间距不断缩短。这种改进可以为列车运行的技术经济统计提供数据。

经过各种数据统计和测算，可以总结出：使用了电阻制动的地铁节能效果显著，再生回馈的电力接近五成，符合国家绿色发展的战略。其次，虽然地铁的供电系统结构、各个车站的平均距离、列车运行班次的安排等多种原因会导致再生回馈电力的比例不同，但是总体趋势是行车密度越高，电力再生率就越高。在同一行车区间之内，制动的列车恰巧碰上启动的列车时，再生效率是最高的[3]。虽然这种趋势无法用数学正比模型进行模拟，只是一种大概的趋势。根据以上的各种研究可以发现，相较于无法改变的供电系统结构、各车站之间的平均距离等因素，合理的安排列车班次，保证合理的地铁车辆运行间距可以做到有效的提高电力资源的再生率。

4 制动电阻在牵引电机应用中的电路保护

地铁电阻在制动的过程中，还需要对其电路进行必要的保护。地铁电阻制动的保护主要分为过载保护、过压保护和接地保护三个方面。其中，过载保护是指运用过流继电器GJ；接地保护用接地继电器DJ。在制动回路出现电路故障时，可以与DJ接通成为一个闭合电路，进而DJ会做出相对应的反应阻断制动回路。过压保护是指通过过压继电器对电机电枢电压进行监测，当电压值高出安全值范围时，过压继电器开始工作，停止进级控制回路的运行并阻断编组控制器。此外，制动回路会形成较大的电阻来限制励磁电流，当电压值重新降低到安全范围之内，进级回路将重新闭合，重新进级。

5 结语

地铁车辆采用电阻制动可以有效提高车辆在运行过程中的稳定性，减少对环境的破坏，增加车辆的安全性。从节能方面来说，电阻制动相比于再生自动化来说环保性较低，但是只要选取合适的电阻，就可以保证在一定的程度内实现平稳安全的制动。特别是在有限的地铁空间环境下，站间距较短、较为频繁的制动不但可适用性极强，还能降低灰尘、噪音等污染，保持地铁洞中良好的环境氛围。综上所述，地铁电机中应用电阻制动较为合适。

参考文献

[1]陈静.基于超级电容的地面式地铁再生制动能量回收技术研究[D].西南交通大学，2015.

[2]赵荣华.城市轨道交通地面电阻制动系统的仿真模型设计与研究[D].北京交通大学，2007.

[3]赵雷廷.地铁牵引电传动系统关键控制技术及性能优化研究[D].北京交通大学，2014.