地铁车辆电气牵引系统的电气控制探讨

沈琦 史志永

摘要：在城市轨道交通发展过程中，地铁的稳定、安全运行有着非常重要的影响，本文主要对地铁车辆电气牵引系统的电气控制进行了探讨，首先对电气牵引系统结构特征进行了分析，然后详细介绍了电气控制的三种基本类型——牵引控制、电制动抗旨以及交流控制，希望能为大家提供有益 参考。

关键词：地铁;车辆电气牵引系统;电气控制

地铁车辆电气牵引系统主要由电力设备与控制电路等组成，经由设备与电路之间的连接作用，能够为地铁运行提供充足的牵引力，在这一运行过程中，电气控制的作用非常突出，只有严格的做好电气控制工作，才可以为地铁运行提供充足的牵引力供应，而且通过电气控制才可以对地铁车辆进行有效的制动控制。

一、電气牵引系统的主要结构特征

地铁车辆牵引系统的主要组成部分包括受电弓、高压箱、制动电阻、牵引发动机、辅助变流器以及牵引逆变器等。其中高压箱的主要部件包括隔离开关、断高速路器以及充电装置等，由于地铁车辆的特殊性，绝大多数配置两台受电弓，以防因一台出现故障而造成牵引逆变器与辅助逆变器完全停止运行[1]。这些受电弓能够分别向动力单元输送所需的高压电能，因此如果一台受电弓出现故障，另一台受电弓仍能保证辅助逆变器与逆变器保持正常的运行状态。同时，牵引系统还配有牵引逆变器，支持电容器输入到逆变器中能够有效保证点电压输入性能的稳定性，并起到能量缓冲的作用。

地铁车辆牵引系统主要由电力设备与控制电路等组成，系统的正常运行需要以电路设备为基础，在大多数电气设备中，车辆的停放和减速都需要制动装置发挥作用，所以制动装置可以有效保证地铁稳定、安全的运行。当前我国城市地铁车辆一般采用电阻制动、机械制动和再生制动等方式运行，机械制动的工作原理是通过空气的连续压缩发挥制动作用，电阻制动和再生制动则借助轨道电磁制动与铁路电磁铁发挥制动作用。在再生制动中，通过地铁的制动牵引力，可以将产生的动能平稳地转化为电能，再生制动能量沿着线路返回电网，为其他车辆提供制动电能[2]。

二、电气控制

1、牵引控制

地铁车辆在运行过程中，制动装置会根据具体情况发出相应的操作指令，并发送给牵引逆变器，牵引逆变器在接到指令后，将根据指令信号的内容，与制动控制装置联合完成牵引控制操作。但在具体运行过程中，因为受到系统的影响，车辆的前行速度往往受到限制，如果地铁车辆的前行速度超过规定限速，系统将发送指令自动减小牵引力，并切断牵引力，直到地铁车辆恢复到正常的运行速度，牵引力才会重新发挥作用。除此之外，即便地铁车辆中并未安装自动控制系统，车辆仍具备限速功能。一般情况下，当车辆在前行中经过匝道区域时，将会自动开启高速驾驶模式，确保地铁车辆在匝道位置保持相同的速度，以确保车辆安全、平稳的运行[3]。地铁车辆一般配备高压母线断路器与母线，目的在于保证地铁车辆可以安全通过各种架空线路区域。

2、交流传动控制

对地铁车辆牵引控制进行引导的主要设备是牵引变流器，该技术基于大功率半导体元件。此外，牵引技术往往采用隔离技术、光纤传输技术、叠压低感技术以及冷却技术等多种方式，能够在地铁车辆电气牵引系统中产生有效作用，借助多种牵引技术的合理运用，可以确保地铁车辆稳定、安全的运行，有效提升地铁运行效率，做到高效的牵引控制，自由转换直流电。牵引变流器技术在具体使用中可以采用水冷却，再通过冷却空气和冷却管对牵引系统进行冷却，尽可能降低系统所承受的压力，提升车辆自身的制动效率。

3、电制动控制

在地铁车辆实际运行过程中，绝大多数是通过机械制动与电制动发挥制动作用。其中电制动技术主要包括电阻制动与再生制动两种形式。然而，在具体制动时，两种制动方法所表现出来的层次差异较为明显。通常来说，在对车辆制动控制进行处理时，首先是再生制动，再进行电阻制动，最后才是机械制动[4]。但是，为了有效降低损耗，发挥更好的制动效果，一般会综合使用多种制动方法，以有效提升制动效果。在地铁车辆运行过程中，制动装置是非常重要的组成部分，可以辅助车辆停车与减速。城市地铁车辆一般采用的是电制动，主要包括再生制动与电阻制动两种，最大限度地实现高效、及时的制动，防止出现重大安全事故。

结语：

总之，电气牵引系统在地铁日常运行过程中发挥着非常重要的作用，是地铁运行的重要一环，可以有效提高地铁运行的稳定性与安全性，为运行中的地铁车辆提供充足的制动和牵引。因此，在日常检查过程中，要重视对车辆进行必要的维护保养，掌握制动控制与牵引控制，提升地铁运行的稳定性与安全性，为广大市民提供更为便捷的交通服务。

参考文献：

[1]对地铁车辆电气牵引系统的电气控制研究[J]. 贾博. 山东工业技术. 2018（10）

[2]试论地铁车辆电气牵引系统的电气控制[J]. 李康. 城市建设理论研究（电子版）. 2017（24）

[3]地铁车辆永磁牵引系统与异步牵引系统的对比分析[J]. 唐朝辉，唐立国，李宝泉，耿庆厚，王洋. 电工技术. 2018（24）

[4]以碳化硅功率模块及永磁电机为特征的新一代牵引系统研究[J]. 傅亚林，徐锋，张斌，朱均，马益民. 现代城市轨道交通. 2019（11）