地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制研討

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摘要:地鐵車輛的安全運(yùn)行是城市交通發(fā)展中的主要內(nèi)容，本文就此分析了地鐵車輛的電氣控制，文章首先分析了地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，隨后文章介紹了地鐵車輛中牽引系統(tǒng)的電氣控制，包括牽引控制、交流傳動(dòng)控制和電制動(dòng)控制等，希望能給相關(guān)人士提供一些參考。

關(guān)鍵詞:地鐵車輛;牽引系統(tǒng);電氣控制

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，通過電路和設(shè)備之間的協(xié)調(diào)作用就可以給運(yùn)行中的地鐵提供大量的牽引力，在這一過程中，電氣控制起到關(guān)鍵性的作用，只有科學(xué)的電氣控制，才能保證牽引力的正常供應(yīng)，而只有電氣控制才能實(shí)現(xiàn)地鐵車輛的有效制動(dòng)。

一、地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

地鐵車輛中的牽引系統(tǒng)主要是由受電弓、牽引電動(dòng)機(jī)、高壓箱、牽引逆變器、制動(dòng)電阻和避雷器等部分組成的。其中高壓箱是由主隔離開關(guān)、相應(yīng)的充電設(shè)備和斷高速路器等部分組成，但是在地鐵車輛中，大部分都是由兩臺(tái)受電弓組成，從而防止由于其中一臺(tái)在遇到故障問題后導(dǎo)致輔助逆變器和牽引逆變器停止運(yùn)行等問題。這幾個(gè)受電弓由于可以向動(dòng)力單元分別輸送動(dòng)力產(chǎn)生所必須的高壓電源，因此假如其中一臺(tái)受電弓發(fā)生故障問題，而另一個(gè)受電弓可以依然促進(jìn)輔助逆變器和逆變器的正常運(yùn)行。在牽引系統(tǒng)同時(shí)還設(shè)置有牽引逆變器，將支撐電容輸入進(jìn)逆變器中可以促進(jìn)點(diǎn)電壓輸入的穩(wěn)定性，同時(shí)還能發(fā)揮出能量緩沖的效果。地鐵車輛中的牽引系統(tǒng)是由各種電路和設(shè)備組成的，而系統(tǒng)的順利運(yùn)行也需要以相關(guān)電路設(shè)備為支撐，在大部分設(shè)備之中，車輛停車和減速等行動(dòng)都離不開制動(dòng)裝置的支持，因此制動(dòng)裝置能夠有效保障地鐵的安全運(yùn)行。目前我國(guó)城市中的地鐵車輛都是通過電阻制動(dòng)、再生制動(dòng)以及機(jī)械制動(dòng)等形式來進(jìn)行運(yùn)行的，而機(jī)械制動(dòng)主要是通過空氣的不斷壓縮來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果的，而電阻制動(dòng)以及再生制動(dòng)都是通過軌道電磁制動(dòng)和鐵路電磁鐵來實(shí)現(xiàn)的，再生制動(dòng)當(dāng)中，利用地鐵的制動(dòng)牽引能夠?qū)?dòng)能順利轉(zhuǎn)化成電能，隨后再生制動(dòng)能量能夠返回到電網(wǎng)當(dāng)中，從而將制動(dòng)電能在提供給其它車輛。

二、電氣控制

(一)牽引控制

當(dāng)?shù)罔F車輛處于運(yùn)行狀態(tài)中時(shí)，其中的制動(dòng)裝置經(jīng)常會(huì)發(fā)出各種操作指令，并傳送到牽引逆變器當(dāng)中，在接受指令之后，牽引逆變器就會(huì)聯(lián)合制動(dòng)控制裝置根據(jù)相應(yīng)的指令信號(hào)，進(jìn)行具體的牽引控制工作。但是在實(shí)際操作過程中，由于系統(tǒng)的作用，車輛的運(yùn)行速度通常會(huì)有一定的限制，地鐵車輛的運(yùn)行速度一旦超過相應(yīng)的允許標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)降低地鐵車輛的牽引力，并將牽引力切斷，一直到地鐵車輛的運(yùn)行速度恢復(fù)到正常狀態(tài)后，車輛的牽引力才會(huì)重新連接回來。此外，即使地鐵車輛中沒有設(shè)置自動(dòng)控制系統(tǒng)，車輛依然能夠發(fā)揮出相應(yīng)的限速工能，一般車輛在運(yùn)行過程中遇到坡道區(qū)域時(shí)，經(jīng)常會(huì)將高速行駛模式自動(dòng)開啟，從而讓地鐵車輛在坡道位置時(shí)依然能夠保持和平道中的相同速度，從而促進(jìn)車輛的順利運(yùn)行。［1］地鐵車輛中通常設(shè)置有高壓母線斷路器和母線線路，而設(shè)置目的就是保證地鐵車輛能夠順利通過地鐵線路中各種架空線電區(qū)。

(二)交流傳動(dòng)控制

地鐵車輛中的牽引控制主要是由牽引變流來引導(dǎo)進(jìn)行的，這種技術(shù)也是以大功率半導(dǎo)體部件為基礎(chǔ)的，除此之外，牽引技術(shù)經(jīng)常使用的還有隔離技術(shù)、冷卻技術(shù)、光纖傳輸技術(shù)、疊壓低感技術(shù)等多種方式，在地鐵車輛的牽引系統(tǒng)中發(fā)揮著巨大的作用，通過合理運(yùn)用各種牽引技術(shù)能夠促進(jìn)地鐵的安全運(yùn)行，提高地鐵的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)有效的牽引控制，同時(shí)還能準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換直流電。而牽引變流技術(shù)在使用過程中可以通過水來進(jìn)行冷卻，隨后在經(jīng)過冷卻風(fēng)和散熱管道對(duì)牽引系統(tǒng)進(jìn)行降溫處理，在最大程度上降低系統(tǒng)的壓力，提高車輛的制動(dòng)效率。對(duì)逆變器進(jìn)行冷卻主要是通過熱管散熱器來進(jìn)行的，并通過液態(tài)媒介的狀態(tài)轉(zhuǎn)化來釋放和吸收內(nèi)部熱量。這種通過液態(tài)媒介的蒸發(fā)、冷凝現(xiàn)象來排放熱量的方式，能夠?qū)Νh(huán)境保護(hù)發(fā)揮巨大的效用，同時(shí)組成結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，具體的維護(hù)運(yùn)行工作能夠節(jié)省很多時(shí)間。［2］此外，交流傳功技術(shù)同樣能夠促進(jìn)地鐵中電氣系統(tǒng)的順利進(jìn)行，電氣系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的安全保障。交流傳動(dòng)控制其實(shí)就是逆變器中的一種集合技術(shù)，通過故障診斷技術(shù)、參數(shù)識(shí)別技術(shù)、粘著控制技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的全面控制。在地鐵車輛行駛過程中，還會(huì)遇到各種復(fù)雜問題，在這種狀況下只需要通過交流傳動(dòng)技術(shù)就能順利解決各種問題，促進(jìn)地鐵的順利運(yùn)行。

(三)電制動(dòng)控制

地鐵車輛在運(yùn)行過程中，大部分都是利用機(jī)械制動(dòng)和電制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能的，電制動(dòng)技術(shù)還可以細(xì)分為電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)兩種形式，但是在實(shí)際制動(dòng)過程中，兩種不同的制動(dòng)方式之間具有較為突出的級(jí)別差異，從而導(dǎo)致兩種方式所發(fā)揮出的效用也呈現(xiàn)出較大的差距。一般情況下，在處理車輛的制動(dòng)控制問題時(shí)，需要先進(jìn)行再生制動(dòng)，隨后在進(jìn)行電阻制動(dòng)，最后一項(xiàng)步驟就是機(jī)械制動(dòng)。但是為了在最大程度上減少損耗并提高制動(dòng)效果，正常情況下都會(huì)結(jié)合多種制動(dòng)方式共同作用，隨后促進(jìn)制動(dòng)效果的有效提高。制動(dòng)設(shè)備是地鐵車輛運(yùn)行過程中的重要裝置，能夠輔助車輛的停車減速等活動(dòng)。一般情況下，城市中的地鐵車輛使用的大部分是電制動(dòng)方式，通常也就包括電阻制動(dòng)和再生制動(dòng)這兩種情況，此外，還有起到輔助作用的機(jī)械制動(dòng)形式，利用各種方式，在最大程度上讓地鐵車輛能夠進(jìn)行精準(zhǔn)、及時(shí)的制動(dòng)，并對(duì)車輛制動(dòng)力進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，同時(shí)也能保證地鐵車輛在現(xiàn)實(shí)運(yùn)行中能夠進(jìn)行安全停車，在遇到突發(fā)狀況時(shí)，也可以進(jìn)行及時(shí)制動(dòng)，從而防止重大安全事故的出現(xiàn)。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，電氣牽引系統(tǒng)對(duì)于地鐵的正常運(yùn)行來說具有重要的作用，也是地鐵運(yùn)行中比不可少的內(nèi)容，能夠提高地鐵運(yùn)行的安全性，從而對(duì)運(yùn)行中的地鐵車輛形成一種有效的制動(dòng)與牽引。為此在日檢測(cè)過程中，要加強(qiáng)車輛的檢修工作，同時(shí)還要熟練掌握制動(dòng)控制和牽引控制，從而提高地鐵運(yùn)行的安全性。

參考文獻(xiàn):

［1］賈博．對(duì)地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制研究［J］．山東工業(yè)技術(shù)，2018(10):40．

［2］李康．試論地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制［J］．城市建設(shè)理論研究(電子版)，2017(24):120．

作者:徐士強(qiáng) 王學(xué)安 單位:中車長(zhǎng)春軌道客車股份有限公司