地铁车辆的电气牵引系统的电气控制探讨

王鹏 新疆铁道职业技术学院

随着轨道交通技术的发展，我国无论在设备科技含量还是在配套的基础设施方面都有了长足的进步。在地铁交通领域，作为轨道交通主要的动力方式，电力牵引系统是地铁高效运营的关键，保障着乘客的安全正点到达与乘车的舒适与否。我国的高速轨道交通作为国家重点的建设项目，在电气牵引系统、电气控制上也有了较大程度的优化。在此就地铁车辆的电气牵引系统的电气控制做简要的阐述。

一、地铁车辆的电气牵引系统的主要作用和构成

（一）地铁车辆的电气牵引系统的主要作用

电力牵引系统最早出现于19 世纪末，是通过电力系统通电后通过变压、变相或换流等方式，对电力机车提供所需电能，最终完成牵引工作。其中要经过牵引电能传输、配电等整套系统工作，牵引供电系统的工作效率主要是看牵引功率和电气控制效果。地铁建造的空间较小，相比火车，地铁使用的车厢较短，乘客较少，停站密度大，乘客多数站立，因此，要求电气牵引的控制系统相对较为稳定。

（二）地铁车辆的电气牵引系统的主要构成

电力牵引以电能为动力的牵引方式是地铁正常运营的基础，地铁的电力牵引系统特点是利用地铁运行的架空线获得电能，通过变压传导至牵引电动机上，进而使地铁前行。电气牵引控制系统分为牵引电器和列车电路，牵引电器的构成分为：牵引电机、高压箱、滤波电抗器、电子转换控制系统等等。列车电路构成为主电路、辅助电路、控制电路等等。随着信息技术的升级与智能化手段的丰富，高智能的计算机系统应用于控制电路，起到主要的管控功能。能够根据列车的行驶情况以及司机的具体操作对整个牵引系统进行控制，达到稳定的恒流牵引、平稳行驶、电阻制动等目的。

二、地铁车辆的电气控制

（一）电气牵引系统中的直流、交流传动控制

目前，地铁电力牵引方式主要分为直流传动和交流传动两种。直流电牵引电机较早应用于电力牵引的一种牵引装置，主要是由直流电网或直流发电机组成。由于使用的电源不同，直流电牵引又分为直——直、交——直牵引方式，直——直牵引广泛的采用斩波调压方式代替电阻调压，实现了对电压的连续、平滑的调节，实现平稳调速。交——直牵引将交流变成可控直流的整流调压，运行时通过改变整流器的控制角，能够实现电压的可调节运转，进而使电动机调速。这种系统的交流电网电压很高，适用于大功率、长距离牵引。交流电牵引基于晶体管交流技术的发展，利用无整流子交流牵引电机的交流传动，使地铁车辆更有效的实现牵引。相对直流牵引方式防空转性能明显加强，主电路设备与连线大幅简化，换向器与电刷等设备不作为必须设备，减小了体积，节省了能耗，节约了成本，维护也相对简单，因此交流电牵引在地铁车辆中应用更广。

（二）电气控制方式

地铁车辆电气控制常使用OCS750V 或1500V 电源，原理是将三相模块逆变器电路稳压器或逆变器电桥转换，加上牵引作用，直流电变三相交流电，在电弓作用或是滑块作用的情况下，实现有效电动能源的输出，随着科学技术的进步与市场需求的引导，人们对地铁平稳高速运行的要求越来越高，进而整个运行对于电气控制的效果的要求也越来越高，小的电力输出设备、变电设备应用在电气系统中，实现了电气设备的有效控制。

（三）牵引控制方式

地铁车辆运行过程中，逆变器接收到启停控制器或是制动装置的牵引命令以及调度信号的远程控制指令完成对车辆的牵引控制。由于车辆运行安全限制与设备的速度限制，牵引控制主要是对速度的控制，在车辆速度超速时，通过计算机系统、封锁限制等方式，牵引控制系统将减小牵引力至零，调节车辆的速度到限定范围内。如果遇到坡道，速度自然下降，牵引控制系统将提供保持规定速度的相应牵引力，实现稳定运行。

（四）制动控制方式

地铁交通车站的距离相对于其他轨道交通的方式来说，距离较短、启停的频率相对较高，变频与制动就成为地铁车辆最经常的作业模块，车辆行驶过程中小的调速和停车都对车辆的平稳运行与速度提升带来了更多的要求。为了提高列车的运行速度，地铁车辆在启停的过程中，追求起动提速快、制动距离短的效果。因此，地铁车辆的制动系统的主要依靠电制动方式，辅助机械制动方式，电制动相对灵活迅速，制动力大，对前后部车辆冲击小，能够保证车辆在规定的制动距离、制动方位实现安全停车，电制动控制又分为再生制动与电阻制动，目前的地铁车辆往往采用两种制动方式相结合的模式，保证制动系统实现有效的制动减速。

三、结语

总之，地铁车辆的电气控制决定着车辆的安全稳定行驶，稳定的牵引、制动，能够保证乘客在短距离、高速运行的列车内感受到较为舒适与稳定的乘车体验。另一方面，地铁轨道交通在智能化技术应用广泛的今天，对于列车速度的调节，安全制动的控制，突发问题的处理，通过数字技术与信息技术及时的操控电气牵引系统，能够使微机操控与人为操作做到有效的结合，做到及时的预判与有效的控制。我国的轨道交通在近十年有了长足的进步，以高铁事业的发展为首，实现了引进来与走出去的飞速成长，相信在不远的将来，地铁车辆在牵引系统等设备、技术领域，会实现不断的优化与水平的飞跃，实现地铁车辆技术的国际领先。