地铁车辆电气牵引系统设计研究鲍新娜

地铁车辆电气牵引系统设计研究鲍新娜

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1.青岛地铁集团有限公司运营分公司266000；2.中车四方车辆有限公司266000

摘要：随着社会的发展，城市交通也得到了快速的建设。地铁车辆检修工作变得越发重要，电气牵引是地铁运行的重要依靠，其能确保地铁安全稳定运行，因此，关于地铁车辆电气牵引系统设计的研究具有重要的意义。本文首先对地铁车辆牵引系统进行了概述，详细探讨了地铁车辆电气牵引系统中的电气控制，旨在保证地铁的安全稳定的运行。

关键词：地铁车辆；电气牵引；系统设计

在城市化进程不断加快的大环境下，城市人口和车辆都在显著增加，这不仅对城市环境造成了巨大的压力，对城市交通也造成了显著的影响。如今，交通拥堵已经成为城市的通病，如果不能得到很好的解决，城市功能的发挥会受到极大的限制。在城市交通问题的解决中，各大城市纷纷利用地铁系统进行问题的缓解。

诚然，地铁能够缓解地面交通压力，减轻城市地表空间的负担，但是如果地铁系统在设计方面存在问题，那么整个城市的道路交通问题依然严重。因此，关于地铁车辆电气牵引系统设计的研究具有重要的意义。

1地铁车辆牵引系统概述

1.1地铁车辆牵引系统的构成

地铁车辆电气牵引系统的构成部分主要有高压箱、制动电阻、牵引电阻器、牵引电动机及避雷器等。其中，高压箱主要由高速断路器、主隔离开关和充电设备构成。通常情况下，为了确保电气牵引系统中牵引和辅助逆变器的正常运转，地铁车辆往往会配置两台受电弓，采用“一用一备”的形式为地铁车辆的动力单元提供高压电源，从而为地铁车辆的安全稳定运行提供保障。电气牵引系统中牵引逆变器的输入端配有支撑电容，其主要起到缓冲的作用，从而保证电压的稳定性。同时，滤波电抗器也能起到保持电压稳定的作用，从而保证逆变器安全运行。

牵引逆变器在逆变器控制箱和斩波箱控制器的作用下能将直流电转化为三叉交流电，从而实现对牵引过程中频率和电压的合理调节与控制，保证牵引系统的正常运行。

1.2地铁车辆牵引系统的特点

地铁线路的车辆电气牵引及其控制采用的方式为车控。利用无速度传感器矢量控制这种方式对交流牵引电机的转矩进行控制，这样根据速度的基本推算方式便可以实现空转或者是滑行的控制。在整个系统的电制动当中，以再生制动作为优化利用方式。当再生吸收的条件发生变化的时候，再生制动和电阻制动能够实现连续的调节，而且二者的平滑转换也可以实现。这样，利用列车设有的全贯通高压母线以及母线断路器，可以保证列车能够安全的通过线路上的每一处架空线电分段区。在系统当中，对轮轨的黏着条件进行了充分的应用，对车载量的牵引力以及再生制动力的大小都进行了控制，由此实现了车辆反应的及时，达到了制动有效可靠和滑行控制的目的。

1.3地铁车辆牵引系统的重要性

牵引控制单元，是根据相应的动作指令，完成对列车的制动控制，实现主电路的通断控制和牵引逆变器的启停控制。根据列车的运行状态与行驶的模式，能够更好的对牵引控制单元进行控制，对列车进行充分的了解与熟悉，同时对行驶的方向、制动等信号进行判断，并对其进行相应的控制策略；牵引控制单元的接收信号，是根据网络上的控制命令，对电路进行相应的逻辑控制，如充电连接器、故障处理器、逆变器的逻辑控制等，不同状态下对牵引逆变器有不同的逻辑控制关系，并对高压电路故障进行保护与检测；牵引控制单元采用相位移法进行利用控制，并根据线路的不同变化而进行相应的变化，通过对电机转速的分析与处理，结合转矩指令和牵引控制单元生成的路线，对控制系统发出合适的控制线路，使得列车能够接近最大的运行速度，从而获得更好的利用率。

2地铁车辆电气牵引系统中的电气控制

2.1矢量控制

矢量控制是在整个地铁车辆的电气牵引系统设计中最主要的控制方法，通过矢量控制，能够对地铁车辆进行快速的操作，具有非常精准的特点，对地铁车辆的冲击进行一个很好的控制，实现平稳的制动效果。在混合制动的状态下，一旦发生了空转或者花型的情况，可以紧急实现该操作，恢复轨道之间的黏附着力，减少设备损坏的可能性。矢量控制的有效运用，可以使地铁车辆电气牵引系统更加的完善、完整，并在列车行驶过程中保证其安全性与稳定性。

2.2牵引控制

列车ATO装置或者司机控制器向牵引逆变器发送牵引命令以及给定值，然后综合从制动控制装置接收到的信号，对列车实施牵引与控制。由于牵引系统配备有限速装置，待列车超过限定值时，系统将会自动封锁牵引力，此时牵引力降为0，直到速度符合标准以后再恢复。此外，当切除ATP时，系统也能发挥限速功能。除此之外，这一系统还能发挥高加速功能。在进行坡道救援时，此系统可以输出平时黏着系数1.15倍的牵引力，这样列车便能将停在最大坡道的故障列车推开，进而疏通铁路通道。列车还具有洗车运行模式，开启此模式后，列车能在限速内自动控制牵引系统，根据列车的时速自动切除与施加牵引力。

2.3电制动控制

电制动控制包括再生制动和电阻制动，在实际的制动过程中，当使用电制动的时候，对电网的吸收进行二次使用，并对能量的吸收状况进行检查，根据列车的实际情况，发挥电制动控制的功能，对列车的磨损有很大的作用，不仅能节约电力，还能为地铁的运转情况提供有利的支撑。对于电制动系统而言，当处于发电状态下时，自身原有的能量会逐渐转换为电能，为地铁车辆的整个电网提供充足的电源。

3结束语

综上所述，关于地铁车辆电气牵引系统设计的研究对保证地铁的安全稳定的运行具有重要的作用，因此要进一步强化地铁车辆电气牵引系统中的电气控制，这样才能促进地铁行业的快速发展。

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