地鐵車輛電氣牽引系統的電氣控制分析

吳庚潤 張劍豪

摘 要：地鐵車輛的電氣牽引系統是車輛運行的保障性系統，其主要是負責為車輛運行提供所需的電能。在城市軌道交通不斷發展的過程中，地鐵車輛的檢修工作越來越繁重，而電氣牽引系統是地鐵車輛正常運行中不可缺少的系統，其能保障車輛的安全，實現車輛的牽引與制動，所以日常的車輛檢修工作要對其格外重視，有必要在以后的工作中得到我們進一步研究探討。

關鍵詞：地鐵車輛；電氣牽引；控制

一、引言

電氣牽引系統是地鐵車輛正常運行中不可缺少的系統，其能保障車輛的安全，實現車輛的牽引與制動，所以日常的車輛檢修工作要對其格外重視。而電氣控制主要是牽引控制和制動控制，需要熟練掌握，基于此，本文將著重分析探討地鐵車輛電氣牽引系統的電氣控制，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

二、地鐵車輛電氣牽引系統特點

1.車輛主要技術參數。3動（M）3拖（T）6輛固定編組：+Tc-Mp-M-T-MP-Tc+平均加速度：在超員情況下，在平直線路上，車輪半磨耗狀態，額定電壓DC750V時。列車從0加速到40km/h≥0.9m/s2列車從0加速到100km/h≥0.6m/s2平均制動減速度：在額定載員情況下，在平直線路上，車輪半磨耗狀態，列車在最高運行速度100km/h時，從給制動指令到停車時。最大常用制動≥1.0m/s2，緊急制動≥1.2m/s2；列車縱向沖擊率≤0.75m/s3。

2.系統特點。（1）牽引及其控制采用為每臺牽引逆變器有一臺TCU控制單元控制并驅動4臺交流牽引電機。（2）交流牽引電機的轉矩采用帶速度傳感器的矢量控制，速度傳感器不能長期用于調節過程，只有在低速區（轉子頻率低于5Hz）及出現空轉/打滑的情況下才使用。（3）列車制動采用優先使用電力再生制動，當電網不能吸收此能量，投入空氣制動。在引入空氣制動的之前投入制動過渡電阻，保證在電氣制動與空氣制動之間順利過渡。（4）列車不設置貫通高壓母線，每個動車受流器只負責本車牽引逆變器供電。TC車與M車之間設有母線，列車過斷電區時，TC車受流器對鄰近的M車牽引逆變器供電，保證列車能安全通過線路任何一處斷電區。

三、地鐵車輛電氣牽引系統的電氣控制

1.地鐵電氣牽引系統的交流傳動控制。在地鐵車輛的電氣牽引技術之中，牽引變流技術是一種非常重要的技術，牽引變流技術是以功率較大的半導體器件作為基礎，除了牽引變流技術之外，常見的變流技術還有疊壓低感母排技術、光纖傳輸與隔離技術以及冷卻技術等，這些技術在地鐵車輛電氣牽引系統中都有著非常廣泛的應用，通過對于這些技術的有效應用，可以使得地鐵既能夠安全地完成牽引工作，同時又能夠完成直流能量的有效變換。所謂的交流傳動控制技術，它實質上是基于逆變器的一種集合技術，通過對于異步電機控制技術、粘著控制技術、參數識別技術以及傳動系統故障診斷與保護技術的有效結合，實現了對于電流相互影響的控制，而且在地鐵線路運行的過程中，往往還存在著許多線路運行較為復雜的問題，通過對于交流傳動技術的有效利用，也可以使得這一問題得到有效的解決，交流傳動控制技術使得異步牽引電機控制理論變得更加具有實用性，地鐵列車在安全運行以及控制方面都有著較高的要求，同時交流傳動技術既滿足了安全運行的需求，同時也滿足了控制方面的要求。

2.牽引控制。在車輛運行的過程中，牽引逆變器會受到來自于司機控制器或是制動裝置發出的牽引指令，并結合制動控制裝置對其它信號的接收，完成對車輛的牽引控制。由于車輛的速度不會受到系統的限制，所以車輛速度超出一定界限的時候，系統將會將牽引力降到零并對其進行封鎖。在車輛的速度回到正常范圍內后，封鎖將被解除。另外，在沒有ATP的情況下，車輛的限速功能也將正常工作。因為車輛的高加速功能會在遇到坡道時被啟動，所以在車輛遇到坡道的時候，系統會提供與坡度相當的加速度，從而保證車輛的正常速度。

3.電制動控制。地鐵車輛制動主要是依靠機誡制動和電制動兩種方式，而電制動又包括再生制動和電阻制動，但是在實際的制動過程中，這兩種制動方式是存在一定的優先級別的，一般情況下，在對車輛進行制動控制時，首先是進行再生制動，然后再進行電阻制動，最后才進行機誡制動。但是為了取得更好地制動效果和節約能源，往往也將再生制動和電阻制動、電制動及機誡制動混合起來使用，實現對于車輛的混合制動控制。

四、電氣控制模式

在車輛運行的過程中，牽引逆變器會受到來自于司機控制器或是列車網絡發出的牽引指令，并結合制動控制裝置對其它信號的接收，完成對車輛的牽引控制。由于車輛的速度不會受到系統的限制，所以車輛速度超出一定界限的時候，系統將會將牽引力降到零并對其進行封鎖。在車輛的速度回到正常范圍內后，封鎖將被解除。另外，在沒有APT的情況下，車輛的限速功能也將正常工作。因為車輛的高加速功能會在遇到坡道時被啟動，所以在車輛遇到坡道的時候，系統會提供與坡度相當的加速度，從而保證車輛的正常速度。在車輛中，還設置有洗車運行模式，在使用這一模式后，車輛的牽引系統將會斷開牽引力的供給。

五、結語

總而言之，地鐵車輛的電氣牽引系統是車輛運行的保障性系統，其主要是負責為車輛運行提供所需的電能。在城市軌道交通不斷發展的過程中，地鐵車輛的檢修工作越來越繁重，而電氣牽引系統是日常檢修中的難點，這就要求我們在以后的實際工作中必須對其實現進一步研究探討。

參考文獻：

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[2]許偉 地鐵車輛電氣牽引系統的電氣控制探討 《科技資訊》-2012年第35期.

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