探討地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制

陶成業(yè) 魏來(lái)

摘 要：地鐵車輛的電氣牽引系統(tǒng)是車輛運(yùn)行的保障性系統(tǒng)，其主要是負(fù)責(zé)為車輛運(yùn)行提供所需的電能。在城市軌道交通不斷發(fā)展的過(guò)程中，地鐵車輛的檢修工作越來(lái)越繁重，而電氣牽引系統(tǒng)是地鐵車輛正常運(yùn)行中不可缺少的系統(tǒng)，其能保障車輛的安全，實(shí)現(xiàn)車輛的牽引與制動(dòng)，所以日常的車輛檢修工作要對(duì)其格外重視，有必要在以后的工作中得到我們進(jìn)一步研究探討。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛;電氣牽引;控制

電氣牽引系統(tǒng)是地鐵車輛正常運(yùn)行中不可缺少的系統(tǒng)，其能保障車輛的安全，實(shí)現(xiàn)車輛的牽引與制動(dòng)，所以日常的車輛檢修工作要對(duì)其格外重視。而電氣控制主要是牽引控制和制動(dòng)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(tǒng)的電氣控制，以期能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

一、地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)特點(diǎn)

（一）車輛主要技術(shù)參數(shù)

3動(dòng)（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(tài)，額定電壓DC750V時(shí)。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(dòng)減速度：在額定載員情況下，在平直線路上，車輪半磨耗狀態(tài)，列車在最高運(yùn)行速度100km/h時(shí)，從給制動(dòng)指令到停車時(shí)。最大常用制動(dòng)≥1.0m/s2，緊急制動(dòng)≥1.2m/s2;列車縱向沖擊率≤0.75m/s3。

（二）系統(tǒng)特點(diǎn)

牽引及其控制采用為每臺(tái)牽引逆變器有一臺(tái)TCU控制單元控制并驅(qū)動(dòng)4臺(tái)交流牽引電機(jī)。交流牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)矩采用帶速度傳感器的矢量控制，速度傳感器不能長(zhǎng)期用于調(diào)節(jié)過(guò)程，只有在低速區(qū)（轉(zhuǎn)子頻率低于5Hz）及出現(xiàn)空轉(zhuǎn)/打滑的情況下才使用。列車制動(dòng)采用優(yōu)先使用電力再生制動(dòng)，當(dāng)電網(wǎng)不能吸收此能量，投入空氣制動(dòng)。在引入空氣制動(dòng)的之前投入制動(dòng)過(guò)渡電阻，保證在電氣制動(dòng)與空氣制動(dòng)之間順利過(guò)渡。列車不設(shè)置貫通高壓母線，每個(gè)動(dòng)車受流器只負(fù)責(zé)本車牽引逆變器供電。TC車與M車之間設(shè)有母線，列車過(guò)斷電區(qū)時(shí)，TC車受流器對(duì)鄰近的M車牽引逆變器供電，保證列車能安全通過(guò)線路任何一處斷電區(qū)。

二、地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制

（一）地鐵電氣牽引系統(tǒng)的交流傳動(dòng)控制

在地鐵車輛的電氣牽引技術(shù)之中，牽引變流技術(shù)是一種非常重要的技術(shù)，牽引變流技術(shù)是以功率較大的半導(dǎo)體器件作為基礎(chǔ)，除了牽引變流技術(shù)之外，常見的變流技術(shù)還有疊壓低感母排技術(shù)、光纖傳輸與隔離技術(shù)以及冷卻技術(shù)等，這些技術(shù)在地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)中都有著非常廣泛地應(yīng)用，通過(guò)對(duì)于這些技術(shù)的有效應(yīng)用，可以使得地鐵既能夠安全地完成牽引工作，同時(shí)又能夠完成直流能量的有效變換。所謂的交流傳動(dòng)控制技術(shù)，它實(shí)質(zhì)上是基于逆變器的一種集合技術(shù)，通過(guò)對(duì)于異步電機(jī)控制技術(shù)、粘著控制技術(shù)、參數(shù)識(shí)別技術(shù)以及傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷與保護(hù)技術(shù)的有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于電流相互影響的控制，而且在地鐵線路運(yùn)行的過(guò)程中，往往還存在著許多線路運(yùn)行較為復(fù)雜的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)于交流傳動(dòng)技術(shù)的有效利用，也可以使得這一問(wèn)題得到有效的解決，交流傳動(dòng)控制技術(shù)使得異步牽引電機(jī)控制理論變得更加具有實(shí)用性，地鐵列車在安全運(yùn)行以及控制方面都有著較高的要求，同時(shí)交流傳動(dòng)技術(shù)既滿足了安全運(yùn)行的需求，同時(shí)也滿足了控制方面的要求。

（二）牽引控制

在車輛運(yùn)行的過(guò)程中，牽引逆變器會(huì)受到來(lái)自于司機(jī)控制器或是制動(dòng)裝置發(fā)出的牽引指令，并結(jié)合制動(dòng)控制裝置對(duì)其他信號(hào)的接收，完成對(duì)車輛的牽引控制。由于車輛的速度不會(huì)受到系統(tǒng)的限制，所以車輛速度超出一定界限的時(shí)候，系統(tǒng)將會(huì)將牽引力降到零并對(duì)其進(jìn)行封鎖。在車輛的速度回到正常范圍內(nèi)后，封鎖將被解除。另外，在沒(méi)有ATP的情況下，車輛的限速功能也將正常工作。因?yàn)檐囕v的高加速功能會(huì)在遇到坡道時(shí)被啟動(dòng)，所以在車輛遇到坡道的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)提供與坡度相當(dāng)?shù)募铀俣?，從而保證車輛的正常速度。

（三）電制動(dòng)控制

地鐵車輛制動(dòng)主要是依靠機(jī)械制動(dòng)和電制動(dòng)兩種方式，而電制動(dòng)又包括再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)，但是在實(shí)際的制動(dòng)過(guò)程中，這兩種制動(dòng)方式是存在一定的優(yōu)先級(jí)別的，一般情況下，在對(duì)車輛進(jìn)行制動(dòng)控制時(shí)，首先是進(jìn)行再生制動(dòng)，然后再進(jìn)行電阻制動(dòng)，最后才進(jìn)行機(jī)械制動(dòng)。但是為了取得更好地制動(dòng)效果和節(jié)約能源，往往也將再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)、電制動(dòng)及機(jī)械制動(dòng)混合起來(lái)使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)于車輛的混合制動(dòng)控制。

三、電氣控制模式

在車輛運(yùn)行的過(guò)程中，牽引逆變器會(huì)受到來(lái)自于司機(jī)控制器或是列車網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的牽引指令，并結(jié)合制動(dòng)控制裝置對(duì)其他信號(hào)的接收，完成對(duì)車輛的牽引控制。由于車輛的速度不會(huì)受到系統(tǒng)的限制，所以車輛速度超出一定界限的時(shí)候，系統(tǒng)將會(huì)將牽引力降到零并對(duì)其進(jìn)行封鎖。在車輛的速度回到正常范圍內(nèi)后，封鎖將被解除。另外，在沒(méi)有APT的情況下，車輛的限速功能也將正常工作。因?yàn)檐囕v的高加速功能會(huì)在遇到坡道時(shí)被啟動(dòng)，所以在車輛遇到坡道的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)提供與坡度相當(dāng)?shù)募铀俣?，從而保證車輛的正常速度。在車輛中，還設(shè)置有洗車運(yùn)行模式，在使用這一模式后，車輛的牽引系統(tǒng)將會(huì)斷開牽引力的供給。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，地鐵車輛的電氣牽引系統(tǒng)是車輛運(yùn)行的保障性系統(tǒng)，其主要是負(fù)責(zé)為車輛運(yùn)行提供所需的電能。在城市軌道交通不斷發(fā)展的過(guò)程中，地鐵車輛的檢修工作越來(lái)越繁重，而電氣牽引系統(tǒng)是日常檢修中的難點(diǎn)，這就要求我們?cè)谝院蟮膶?shí)際工作中必須對(duì)其實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步研究探討。

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