地鐵車輛的電氣牽引系統的電氣控制探討

王鵬 新疆鐵道職業技術學院

隨著軌道交通技術的發展，我國無論在設備科技含量還是在配套的基礎設施方面都有了長足的進步。在地鐵交通領域，作為軌道交通主要的動力方式，電力牽引系統是地鐵高效運營的關鍵，保障著乘客的安全正點到達與乘車的舒適與否。我國的高速軌道交通作為國家重點的建設項目，在電氣牽引系統、電氣控制上也有了較大程度的優化。在此就地鐵車輛的電氣牽引系統的電氣控制做簡要的闡述。

一、地鐵車輛的電氣牽引系統的主要作用和構成

（一）地鐵車輛的電氣牽引系統的主要作用

電力牽引系統最早出現于19 世紀末，是通過電力系統通電后通過變壓、變相或換流等方式，對電力機車提供所需電能，最終完成牽引工作。其中要經過牽引電能傳輸、配電等整套系統工作，牽引供電系統的工作效率主要是看牽引功率和電氣控制效果。地鐵建造的空間較小，相比火車，地鐵使用的車廂較短，乘客較少，停站密度大，乘客多數站立，因此，要求電氣牽引的控制系統相對較為穩定。

（二）地鐵車輛的電氣牽引系統的主要構成

電力牽引以電能為動力的牽引方式是地鐵正常運營的基礎，地鐵的電力牽引系統特點是利用地鐵運行的架空線獲得電能，通過變壓傳導至牽引電動機上，進而使地鐵前行。電氣牽引控制系統分為牽引電器和列車電路，牽引電器的構成分為：牽引電機、高壓箱、濾波電抗器、電子轉換控制系統等等。列車電路構成為主電路、輔助電路、控制電路等等。隨著信息技術的升級與智能化手段的豐富，高智能的計算機系統應用于控制電路，起到主要的管控功能。能夠根據列車的行駛情況以及司機的具體操作對整個牽引系統進行控制，達到穩定的恒流牽引、平穩行駛、電阻制動等目的。

二、地鐵車輛的電氣控制

（一）電氣牽引系統中的直流、交流傳動控制

目前，地鐵電力牽引方式主要分為直流傳動和交流傳動兩種。直流電牽引電機較早應用于電力牽引的一種牽引裝置，主要是由直流電網或直流發電機組成。由于使用的電源不同，直流電牽引又分為直——直、交——直牽引方式，直——直牽引廣泛的采用斬波調壓方式代替電阻調壓，實現了對電壓的連續、平滑的調節，實現平穩調速。交——直牽引將交流變成可控直流的整流調壓，運行時通過改變整流器的控制角，能夠實現電壓的可調節運轉，進而使電動機調速。這種系統的交流電網電壓很高，適用于大功率、長距離牽引。交流電牽引基于晶體管交流技術的發展，利用無整流子交流牽引電機的交流傳動，使地鐵車輛更有效的實現牽引。相對直流牽引方式防空轉性能明顯加強，主電路設備與連線大幅簡化，換向器與電刷等設備不作為必須設備，減小了體積，節省了能耗，節約了成本，維護也相對簡單，因此交流電牽引在地鐵車輛中應用更廣。

（二）電氣控制方式

地鐵車輛電氣控制常使用OCS750V 或1500V 電源，原理是將三相模塊逆變器電路穩壓器或逆變器電橋轉換，加上牽引作用，直流電變三相交流電，在電弓作用或是滑塊作用的情況下，實現有效電動能源的輸出，隨著科學技術的進步與市場需求的引導，人們對地鐵平穩高速運行的要求越來越高，進而整個運行對于電氣控制的效果的要求也越來越高，小的電力輸出設備、變電設備應用在電氣系統中，實現了電氣設備的有效控制。

（三）牽引控制方式

地鐵車輛運行過程中，逆變器接收到啟停控制器或是制動裝置的牽引命令以及調度信號的遠程控制指令完成對車輛的牽引控制。由于車輛運行安全限制與設備的速度限制，牽引控制主要是對速度的控制，在車輛速度超速時，通過計算機系統、封鎖限制等方式，牽引控制系統將減小牽引力至零，調節車輛的速度到限定范圍內。如果遇到坡道，速度自然下降，牽引控制系統將提供保持規定速度的相應牽引力，實現穩定運行。

（四）制動控制方式

地鐵交通車站的距離相對于其他軌道交通的方式來說，距離較短、啟停的頻率相對較高，變頻與制動就成為地鐵車輛最經常的作業模塊，車輛行駛過程中小的調速和停車都對車輛的平穩運行與速度提升帶來了更多的要求。為了提高列車的運行速度，地鐵車輛在啟停的過程中，追求起動提速快、制動距離短的效果。因此，地鐵車輛的制動系統的主要依靠電制動方式，輔助機械制動方式，電制動相對靈活迅速，制動力大，對前后部車輛沖擊小，能夠保證車輛在規定的制動距離、制動方位實現安全停車，電制動控制又分為再生制動與電阻制動，目前的地鐵車輛往往采用兩種制動方式相結合的模式，保證制動系統實現有效的制動減速。

三、結語

總之，地鐵車輛的電氣控制決定著車輛的安全穩定行駛，穩定的牽引、制動，能夠保證乘客在短距離、高速運行的列車內感受到較為舒適與穩定的乘車體驗。另一方面，地鐵軌道交通在智能化技術應用廣泛的今天，對于列車速度的調節，安全制動的控制，突發問題的處理，通過數字技術與信息技術及時的操控電氣牽引系統，能夠使微機操控與人為操作做到有效的結合，做到及時的預判與有效的控制。我國的軌道交通在近十年有了長足的進步，以高鐵事業的發展為首，實現了引進來與走出去的飛速成長，相信在不遠的將來，地鐵車輛在牽引系統等設備、技術領域，會實現不斷的優化與水平的飛躍，實現地鐵車輛技術的國際領先。