地鐵車輛電氣牽引電氣控制探討

　　[摘 要]電氣牽引傳動作為地鐵車輛控制系統(tǒng)的核心組成部分，對車輛的牽引及制動進行有效控制，保障車輛運行安全。因此，日常的車輛檢修工作要對其電氣系統(tǒng)要格外重視。本文主要對地鐵車輛電氣牽引電氣控制方面進行分析，以供參考。
　　[關(guān)鍵詞]地鐵車輛；電氣牽引系統(tǒng)；電氣控制
　　中圖分類號：S475 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0195-01
　　一、車輛的電氣牽引系統(tǒng)構(gòu)成
　　地鐵車輛一般會配備兩臺受電弓，這樣能夠防止一臺受電弓故障時引發(fā)牽引逆變器和輔助逆變器停止工作的情況出現(xiàn)。同時還可以保證單元車的輔助逆變器仍能正常工作。由于容量有限，僅用一臺受電弓不能完成動力單元的供給。所以在其中一臺受電弓出現(xiàn)故障的時候，車輛傳送系統(tǒng)將會斷開故障受電弓一側(cè)的牽引逆變器指令，從而使其在一定時間內(nèi)停止工作。車輛的電氣牽引系統(tǒng)中配備有牽引逆變器，逆變器的輸入端有支撐電容，該電容主要作用是保證逆變器輸入電壓的穩(wěn)定，起到能量緩沖的作用。同時，濾波電抗器與電容組成一個裝置，此裝置能夠保證系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，確保逆變器的正常工作。在逆變器裝置中，包含了逆變箱逆變器和斬波相控制器。牽引的過程中，直流電將被轉(zhuǎn)化為三相交流電，實現(xiàn)頻率和電壓的可調(diào)性，從而完成對牽引電機的控制。逆變器的冷卻使用的是熱管散熱器，其主要是通過業(yè)態(tài)介質(zhì)的狀態(tài)變化來實現(xiàn)熱量的吸收和釋放。這種利用液態(tài)介質(zhì)的冷凝和蒸發(fā)的性質(zhì)來實現(xiàn)熱量排放的方法，對于環(huán)境沒有污染，且其結(jié)構(gòu)十分簡單，運行和維護工作將能節(jié)省很多時間，能有效保證散熱工作的正常開展。
　　二、地鐵電氣牽引系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)
　　地鐵電氣牽引系統(tǒng)本身就是一個集成技術(shù)，包括了系統(tǒng)電路和架構(gòu)、參數(shù)匹配合格優(yōu)化、系統(tǒng)邏輯控制和故障提示保護、系統(tǒng)特性及故障診斷記錄等多項系統(tǒng)技術(shù)。通過這種集成技術(shù)所構(gòu)建而成的地鐵車輛電氣牽引技術(shù)主要采用IGBT器件的大功率逆變器，也就是異步鼠籠電動機，將此設(shè)備設(shè)置為地鐵車輛的交流傳動系統(tǒng)。這種性能較高的交流傳動系統(tǒng)更加符合TCN的車載網(wǎng)絡(luò)控制標準，同時更加適合地鐵車輛的故障診斷系統(tǒng)，能夠有效的為地鐵車輛的變流器做輔助。這種技術(shù)不但反應更加快速，而且使用起來安全可靠，能夠有效的避免出現(xiàn)空轉(zhuǎn)和滑行等現(xiàn)象，保持在地鐵車輛牽引中，電氣制動先行的特點。
　　三、地鐵電氣牽引系統(tǒng)的變流技術(shù)
　　地鐵車輛電氣牽引技術(shù)包括了牽引變流技術(shù)，此技術(shù)以大功軸半導體器件作為基礎(chǔ)，也是一項全新的變流技術(shù)。同時，變流技術(shù)還包括IGBT元件驅(qū)動與保護技術(shù)、疊壓低感母排技術(shù)、光纖傳輸與隔離技術(shù)、冷卻技術(shù)、基于可編程邏輯器件的脈沖分配技術(shù)等，這些技術(shù)的應用能夠在保證地鐵車輛安全實施牽引工作的前提下，完成直流能量的變換工作。這種地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)中的變流技術(shù)將水作為冷卻的媒體，通過散熱管和自然風冷卻技術(shù)輔助，不但線路相較于其他變流技術(shù)更加簡潔，而且后續(xù)的維修方便性也遠遠高于傳統(tǒng)的變流技術(shù)。系統(tǒng)的負荷能力更強，更能有效的保證地鐵車輛的安全可靠牽引制動。
　　四、地鐵電氣牽引系統(tǒng)的交流傳動控制技術(shù)
　　除了地鐵電氣牽引系統(tǒng)中的變流技術(shù)，交流傳動控制技術(shù)也為地鐵的牽引控制系統(tǒng)做出了貢獻。這種交流傳動控制系統(tǒng)是一種基于逆變器暨異步電機控制技術(shù)、粘著控制技術(shù)、參數(shù)辨識技術(shù)、傳動系統(tǒng)故障診斷與保護技術(shù)等組合而成的一種集合技術(shù)。地鐵交流傳動控制技術(shù)能夠有效的克制控制對象的電流相互影響的現(xiàn)象，并且還解決了地鐵線路運行過于復雜的問題，將異步牽引電機控制理論變得更加具有實用性，從而滿足地鐵列車安全運行和高精度的控制要求。
　　五、地鐵電氣牽引系統(tǒng)的列車控制和診斷技術(shù)
　　以上地鐵電氣牽引傳動系統(tǒng)的核心技術(shù)，都是幫助地鐵更好地完成牽引和控制的工作，而在地鐵的電牽引系統(tǒng)中，同時也包括對地鐵列車的控制和診斷技術(shù)。這項技術(shù)從電流分析出發(fā)，用于實時監(jiān)控和診斷地鐵列車的運行狀態(tài)、出現(xiàn)的故障以及完成在線調(diào)試的工作。不但能夠保證地鐵列車的安全運行和牽引，還符合現(xiàn)階段城市軌道交通環(huán)境惡劣、流動性較大的要求。有效的幫助地鐵線路中心控制部門實頭現(xiàn)對地鐵列車的監(jiān)控和故障診斷工作，使地鐵列車的運行和牽引相關(guān)要求標準，實現(xiàn)地鐵列車的安全運行。
　　六、電氣控制
　　（一）牽引控制
　　在車輛運行的過程中，牽引逆變器會受到來自于司機控制器或是制動裝置發(fā)出的牽引指令，并結(jié)合制動控制裝置對其它信號的接收，完成對車輛的牽引控制。由于車輛的速度不會受到系統(tǒng)的限制，所以車輛速度超出一定界限的時候，系統(tǒng)將會將牽引力降到零并對其進行封鎖。在車輛的速度回到正常范圍內(nèi)后，封鎖將被解除。另外，在沒有ATP的情況下，車輛的限速功能也將正常工作。因為車輛的高加速功能會在遇到坡道時被啟動，所以在車輛遇到坡道的時候，系統(tǒng)會提供與坡度相當?shù)募铀俣�，從而保證車輛的正常速度。
　　（二）電制動控制
　　一般情況下，列車制動分為電制動和摩擦制動，其中電制動又分為再生制動和電阻制動兩種。
　　制動優(yōu)先級為：第一優(yōu)先：再生制動。第二優(yōu)先：電阻制動。第三優(yōu)先：摩擦制動（拖車優(yōu)先補充摩擦制動）。而在電制動中，通過電網(wǎng)對再生能量的吸收是主要的方式，并且這一過程會受到牽引逆變器控制單元的監(jiān)控。在電網(wǎng)沒有足夠的能力吸收電能的情況下，電網(wǎng)電壓將會增人，這時斬波器會在牽引控制單元的控制下開通。在電容器的端電壓達到一定值的時候，制動電阻將會吸收多余的能量，并將這些能量轉(zhuǎn)化為熱能排放到空氣中�？諝庵苿幼鳛橐环N輔助的存在，主要是在電制動力不足時，輔助補足制動力和緊急制動情況下使用。
　　混合制動概念。①再生制動與電阻制動的混合。只要電網(wǎng)有吸收能力，制動能量必須以再生電流的形式反饋回電網(wǎng)，輔助系統(tǒng)也應能吸收一部分再生能量。線網(wǎng)及輔助系統(tǒng)無法吸收的制動能量消耗在制動電阻上。牽引系統(tǒng)在高速斷路器前設(shè)置線網(wǎng)電壓檢測裝置，實時檢測電網(wǎng)的供電狀態(tài)，檢查其吸收能力。當電網(wǎng)電壓上升到約1800VDC（如：電網(wǎng)不能再接受多余的能量時），電阻制動斬波運行，啟動電阻制動，進行再生和電阻制動的混合制動。在逆變器功率模塊前設(shè)置電流檢測裝置，控制電阻制動的功率，確保既吸收多余的再生制動能量，又可以防止電阻吸收線網(wǎng)能量。②電制動與摩擦制動的混合。正常情況下（網(wǎng)壓1500V及以上、粘著正常要求下），在AW2負載及速度低于90km/h時，電制動應能完全滿足整列車的制動力要求；在高于AW2負載、速度大于90k耐h條件下，電制動盡可能滿足整列車的制動力要求，摩擦制動僅用以補充電制動。機械制動開始補償時的列車速度應盡可能小，至少不大于6km/h（具體數(shù)值各項目不完全一致）。有車輛電制動失效的情況下，應首先用足列車上其它車輛的電制動，電制動力不足部分用摩擦制動力補償，在整列車范圍內(nèi)摩擦制動力在無電制動的車輛上應平均分配。當制動系統(tǒng)故障導致總制動力不足時，應提供應急措施，并在司機室提供報警信息。
　　七、結(jié)束語
　　地鐵車輛的控制系統(tǒng)當中，電氣牽引傳動統(tǒng)是—個地鐵控制系統(tǒng)的核心，其能保障車輛的安全，實現(xiàn)車輛的牽引與制動，在地鐵車輛的運行過程中，電氣牽引系統(tǒng)扮演著重要的角色，起到了控制和診斷地鐵列車故障的作用。具有相當重要的現(xiàn)實意義。所以日常的車輛檢修工作要對其格外重視。而電氣控制主要是牽引控制和制動控制，需要熟練掌握。
　　參考文獻
　　[1] 熊軍.南昌地鐵1號線車輛電氣牽引及控制系統(tǒng)[J].機車電傳動，2013，（6）：68-71.
　　[2] 袁登科，朱小娟，周俊龍.地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)直流側(cè)電流諧波分析[J].同濟大學學報（自然科學版），2012，（1）：122-126.

相關(guān)熱詞搜索：牽引 地鐵 探討 車輛 電氣