地铁车辆电气牵引系统的电气控制分析

吴庚润 张剑豪

摘 要：地铁车辆的电气牵引系统是车辆运行的保障性系统，其主要是负责为车辆运行提供所需的电能。在城市轨道交通不断发展的过程中，地鐵车辆的检修工作越来越繁重，而电气牵引系统是地铁车辆正常运行中不可缺少的系统，其能保障车辆的安全，实现车辆的牵引与制动，所以日常的车辆检修工作要对其格外重视，有必要在以后的工作中得到我们进一步研究探讨。

关键词：地铁车辆；电气牵引；控制

一、引言

电气牵引系统是地铁车辆正常运行中不可缺少的系统，其能保障车辆的安全，实现车辆的牵引与制动，所以日常的车辆检修工作要对其格外重视。而电气控制主要是牵引控制和制动控制，需要熟练掌握，基于此，本文将着重分析探讨地铁车辆电气牵引系统的电气控制，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

二、地铁车辆电气牵引系统特点

1.车辆主要技术参数。3动（M）3拖（T）6辆固定编组：+Tc-Mp-M-T-MP-Tc+平均加速度：在超员情况下，在平直线路上，车轮半磨耗状态，额定电压DC750V时。列车从0加速到40km/h≥0.9m/s2列车从0加速到100km/h≥0.6m/s2平均制动减速度：在额定载员情况下，在平直线路上，车轮半磨耗状态，列车在最高运行速度100km/h时，从给制动指令到停车时。最大常用制动≥1.0m/s2，紧急制动≥1.2m/s2；列车纵向冲击率≤0.75m/s3。

2.系统特点。（1）牵引及其控制采用为每台牵引逆变器有一台TCU控制单元控制并驱动4台交流牵引电机。（2）交流牵引电机的转矩采用带速度传感器的矢量控制，速度传感器不能长期用于调节过程，只有在低速区（转子频率低于5Hz）及出现空转/打滑的情况下才使用。（3）列车制动采用优先使用电力再生制动，当电网不能吸收此能量，投入空气制动。在引入空气制动的之前投入制动过渡电阻，保证在电气制动与空气制动之间顺利过渡。（4）列车不设置贯通高压母线，每个动车受流器只负责本车牵引逆变器供电。TC车与M车之间设有母线，列车过断电区时，TC车受流器对邻近的M车牵引逆变器供电，保证列车能安全通过线路任何一处断电区。

三、地铁车辆电气牵引系统的电气控制

1.地铁电气牵引系统的交流传動控制。在地铁车辆的电气牵引技术之中，牵引变流技术是一种非常重要的技术，牵引变流技术是以功率较大的半导体器件作为基础，除了牵引变流技术之外，常见的变流技术还有叠压低感母排技术、光纤传输与隔离技术以及冷却技术等，这些技术在地铁车辆电气牵引系统中都有着非常广泛的应用，通过对于这些技术的有效应用，可以使得地铁既能够安全地完成牵引工作，同时又能够完成直流能量的有效变换。所谓的交流传动控制技术，它实质上是基于逆变器的一种集合技术，通过对于异步电机控制技术、粘着控制技术、参数识别技术以及传动系统故障诊断与保护技术的有效结合，实现了对于电流相互影响的控制，而且在地铁线路运行的过程中，往往还存在着许多线路运行较为复杂的问题，通过对于交流传动技术的有效利用，也可以使得这一问题得到有效的解决，交流传动控制技术使得异步牵引电机控制理论变得更加具有实用性，地铁列车在安全运行以及控制方面都有着较高的要求，同时交流传动技术既满足了安全运行的需求，同时也满足了控制方面的要求。

2.牵引控制。在车辆运行的过程中，牵引逆变器会受到来自于司机控制器或是制动装置发出的牵引指令，并结合制动控制装置对其它信号的接收，完成对车辆的牵引控制。由于车辆的速度不会受到系统的限制，所以车辆速度超出一定界限的时候，系统将会将牵引力降到零并对其进行封锁。在车辆的速度回到正常范围内后，封锁将被解除。另外，在没有ATP的情况下，车辆的限速功能也将正常工作。因为车辆的高加速功能会在遇到坡道时被启动，所以在车辆遇到坡道的时候，系统会提供与坡度相当的加速度，从而保证车辆的正常速度。

3.电制动控制。地铁车辆制动主要是依靠机诫制动和电制动两种方式，而电制动又包括再生制动和电阻制动，但是在实际的制动过程中，这两种制动方式是存在一定的优先级别的，一般情况下，在对车辆进行制动控制时，首先是进行再生制动，然后再进行电阻制动，最后才进行机诫制动。但是为了取得更好地制动效果和节约能源，往往也将再生制动和电阻制动、电制动及机诫制动混合起来使用，实现对于车辆的混合制动控制。

四、电气控制模式

在车辆运行的过程中，牵引逆变器会受到来自于司机控制器或是列车网络发出的牵引指令，并结合制动控制装置对其它信号的接收，完成对车辆的牵引控制。由于车辆的速度不会受到系统的限制，所以车辆速度超出一定界限的时候，系统将会将牵引力降到零并对其进行封锁。在车辆的速度回到正常范围内后，封锁将被解除。另外，在没有APT的情况下，车辆的限速功能也将正常工作。因为车辆的高加速功能会在遇到坡道时被启动，所以在车辆遇到坡道的时候，系统会提供与坡度相当的加速度，从而保证车辆的正常速度。在车辆中，还设置有洗车运行模式，在使用这一模式后，车辆的牵引系统将会断开牵引力的供给。

五、结语

总而言之，地铁车辆的电气牵引系统是车辆运行的保障性系统，其主要是负责为车辆运行提供所需的电能。在城市轨道交通不断发展的过程中，地铁车辆的检修工作越来越繁重，而电气牵引系统是日常检修中的难点，这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。

参考文献：

[1]吴浩 地铁车辆电气牵引及控制系统研究 《住宅与房地产》-2015年第1期.

[2]许伟 地铁车辆电气牵引系统的电气控制探讨 《科技资讯》-2012年第35期.

[3]白海波 地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修 《科技与创新》-2014年第10期.