試論地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的控制

王藝霖

摘 ? 要：地鐵交通已經(jīng)在城市內(nèi)的出行方式中占據(jù)重要的位置，因此確保地鐵車輛的高質(zhì)量也是城市軌道交通發(fā)展的重要措施。保證地鐵車輛穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵部分是電氣牽引系統(tǒng)，所以電氣系統(tǒng)的無故障也是保證地鐵安全運(yùn)行的關(guān)鍵。本文分析了地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點，并進(jìn)一步分解了牽引系統(tǒng)工作原理。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng) ?電氣牽引 ?地鐵車輛

中圖分類號：U264 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（b）-0080-02

地鐵車輛中的牽引系統(tǒng)包括各種控制電路和電力設(shè)備等內(nèi)容，車輛通過控制電路與設(shè)備，并通過兩者的配合給車輛提供牽引力保證車輛實現(xiàn)運(yùn)行。在實現(xiàn)車輛運(yùn)行的過程中，由于電氣控制的作用為車輛運(yùn)行提供了平穩(wěn)的牽引力，使車輛安全平穩(wěn)地運(yùn)行，同時也只有電氣制動控制才能有效地實現(xiàn)車輛制動。電氣牽引系統(tǒng)在車輛運(yùn)行的過程中為車輛持續(xù)提供電能以此保障地鐵車輛的正常運(yùn)行。那么要想保證地鐵車輛安全可靠地運(yùn)行，對該系統(tǒng)的維修和維護(hù)就十分重要。日常加強(qiáng)對車輛系統(tǒng)的檢修和維護(hù)是非常重要的也是保證車輛低故障率的關(guān)鍵。

1 ?地鐵車輛電氣牽引及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點

1.1 地鐵車輛電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

高壓箱：主隔離開關(guān)、高速斷路器以及充電設(shè)是其結(jié)構(gòu)的主要組成部件。所有的列車的受電弓都會采用一個主用、一個備用的形式，為牽引系統(tǒng)中牽引與輔助逆變器可以正常工作，正是因為車輛動力單元得到了高壓電源的保證才能確保車輛能夠安全平穩(wěn)地運(yùn)營。

牽引逆變器：通過輸出端的支撐電容可以起到緩沖的作用從而保證和提高電壓的穩(wěn)定性。同時，濾波電抗器也能起到保持電壓穩(wěn)定的作用，從而保證逆變器安全運(yùn)行。

1.2 地鐵車輛電氣控制系統(tǒng)的特點

地鐵車輛的制動系統(tǒng)實現(xiàn)安全停靠和有效降速的方式為電阻制動、再生制動兩種制動方式。地鐵車輛的制動方式除了再生制動、電阻制動還有另一種制動方式為機(jī)械制動，這也是為了更準(zhǔn)確地完成車輛安全停靠與降速，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障需要緊急降速或停止，也可以采用機(jī)械制動的方式來完成。

再生制動與電阻制動的制動原理相似，但是也存在一些區(qū)別，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能如果輸出到電網(wǎng)上就會成為再生制動，如果發(fā)出的電能輸出到電阻上就是電阻制動。但是無論是再生制動還是電阻制動都是利用鐵路制動電磁鐵和軌道電磁制動器來實現(xiàn)車輛制動的，這兩種制動方式是不同于機(jī)械制動的，機(jī)械制動是單純的由于機(jī)械運(yùn)動產(chǎn)生摩擦力，從而實現(xiàn)車輛制動。地鐵車輛在安全運(yùn)行過程中，是需要先進(jìn)行再生制動，在執(zhí)行該種制動時，制動牽引電機(jī)將動能轉(zhuǎn)化為電能，并將轉(zhuǎn)化的電能并入電網(wǎng)，而后將此電能傳輸給其他的車輛，由于動能和電能之間的轉(zhuǎn)化可以確保其他車輛實現(xiàn)電阻制動。要想在地鐵車輛安全運(yùn)行的過程中更好地實現(xiàn)停靠和降速一定是需要多種制動方式相互協(xié)作，更好地配合來完成。

2 ?電氣控制系統(tǒng)

2.1 牽引控制

列車ATO裝置或者司機(jī)控制器向牽引逆變器發(fā)送牽引命令以及給定值，然后綜合從制動控制裝置接收到的信號，對列車實施牽引與控制。由于牽引系統(tǒng)配備有限速裝置，待列車超過限定值時，系統(tǒng)將會自動封鎖牽引力，導(dǎo)致牽引力下降至零，直到速度符合標(biāo)準(zhǔn)以后再恢復(fù)。在進(jìn)行坡道救援時，此系統(tǒng)可以輸出平時黏著系數(shù)1.15倍的牽引力，這樣列車便能將停在最大坡道的故障列車推開，進(jìn)而疏通鐵路通道。列車還具有洗車運(yùn)行模式，開啟此模式后，列車能在限速內(nèi)自動控制牽引系統(tǒng)，根據(jù)列車的時速自動切除與施加牽引力。

2.2 交流傳動控制

通過綜合傳動系統(tǒng)故障診斷與保護(hù)技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)等，能實現(xiàn)對電流互相影響的控制。在地鐵車輛行駛過程中，如果出現(xiàn)線路問題，可以通過交流傳動控制技術(shù)進(jìn)行檢驗，找到問題后能夠更好更快地解決問題。地鐵車輛在安全行駛過程中對牽引控制系統(tǒng)及功能有很高的要求，但恰巧交流傳動控制技術(shù)的高標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到這種要求，可以更好地完成牽引控制的同時又可以滿足車輛的安全運(yùn)行。目前，我國的牽引變流技術(shù)與冷卻技術(shù)、隔離技術(shù)等都是比較常見的變流技術(shù)，同時這些手段不僅是其他領(lǐng)域，尤其在地鐵車輛的電氣控制中也被廣泛使用，更起到了非常重要的作用。值得一提的是這些技術(shù)不但將直流能量進(jìn)行完美的交換而且可以保證地鐵車輛的牽引工作的安全性、穩(wěn)定性。

2.3 電制動控制

由于電制動以及空氣制動均為地鐵車輛的制動方式，本文著重介紹一下電制動。電制動方式包括電阻制動、再生制動。由于地鐵車輛的車型、重量、設(shè)計、軌距等不同對制動力的要求也不相同，車輛系統(tǒng)會優(yōu)先選擇電制動力，主要目的還是為了降低閘瓦磨耗并節(jié)約電耗。車輛在執(zhí)行電制動的時候會自動使用電網(wǎng)吸收再生能量，VVVF 控制單元連續(xù)監(jiān)控電網(wǎng)狀態(tài)，檢查能量的吸收狀況。如果電網(wǎng)電壓升高的原因一定是由于電網(wǎng)無法吸收電能或者吸收能力不足導(dǎo)致;如果電網(wǎng)電壓大于1700V，系統(tǒng)將會控制制動電阻進(jìn)行工作，將滿足需要以外的能量轉(zhuǎn)換成熱能進(jìn)而排除。當(dāng)系統(tǒng)失控、故障導(dǎo)致電制動力無法達(dá)到要求時再由空氣制動進(jìn)行工作完成制動。

3 ?電氣控制模式

在地鐵車輛運(yùn)行過程中，牽引逆變器會出現(xiàn)一些突發(fā)的問題，例如發(fā)動設(shè)備會帶來一些影響因素，進(jìn)而影響牽引逆變器的正常工作。此時，應(yīng)綜合控制設(shè)備多方面的內(nèi)容，來滿足地鐵車輛高速運(yùn)行時對其各個系統(tǒng)的要求。

首先，需要整合地鐵車輛能夠接收到的一切工作指令，進(jìn)行分析，進(jìn)而實現(xiàn)有效的操作設(shè)備，同時又能夠保證在牽引的基礎(chǔ)上更高效地控制操作，這樣能夠保證車輛運(yùn)行效率可以在很大程度上得到提高和改善，降低地鐵車輛的行車風(fēng)險。

其次，可以控制地鐵車輛的行車速度，不但能夠保證行車安全還能更好地實現(xiàn)地鐵設(shè)備的內(nèi)部電控模式。對移動范圍地鐵車輛的運(yùn)行進(jìn)行有效的控制，可以確保地鐵車輛穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，也可以有效地降低故障率。實施電氣控制能有效保證地鐵安全行駛，在合理范疇內(nèi)控制地鐵運(yùn)行效率，防止出現(xiàn)超速等運(yùn)行問題，消除地鐵運(yùn)行的安全隱患。

4 ?結(jié)語

在地鐵車輛的安全運(yùn)行過程中牽引系統(tǒng)起到了非常重要的作用，可以說牽引系統(tǒng)是實現(xiàn)車輛運(yùn)行的基礎(chǔ)，它的安全性、可靠性也是保證地鐵車輛安全運(yùn)行的基礎(chǔ)和保障。那么如何更好地實現(xiàn)有效地制動和牽引是從業(yè)者需要不斷研究的內(nèi)容。想要更好的維修和維護(hù)牽引系統(tǒng)，需要在日常對地鐵車輛的牽引系統(tǒng)進(jìn)行日檢、周檢、月檢，而且在檢驗的過程中需要加大檢查力度，需要從業(yè)人員對制動系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)的理論知識與實驗知識熟練掌握，從而提高地鐵車輛運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。由于在地鐵車輛的安全運(yùn)行過程中牽引系統(tǒng)的重要程度，設(shè)計師不能單純地考慮檢修和維護(hù)，還需要在設(shè)計上對該系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化、升級，保證系統(tǒng)已有的優(yōu)勢下，升級革新，更好地發(fā)揮該系統(tǒng)的作用。

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