关键词：车辆；电气牵引；控制系统
引言
在城市化高度发展的今天，城市地铁交通运输体系在优化城市交通系统、改善城市居民出行方式起到了非常重要的作用。与其他交通运输体系不同，地铁列车运行搭载的是电气牵引系统。为了确保电气牵引系统能够精确的、有效的、及时的发挥作用，目前电气牵引系统所搭载的电气控制就变得非常重要。因此，本文重点围绕地铁列车电气牵引系统的电气控制系统进行分析。
1车辆电气牵引及控制系统的特点及构成
1.1特点
地铁车辆电气牵引及控制系统是由许多电路系统和设备构成的，为地铁车辆的正常运行提供了有力的保障。其中，制动装置在地铁车辆减速与安全停靠控制中发挥着至关重要的作用。通常情况下，地铁车辆制动系统采用再生制动及电阻制动两种电制动方式来进行减速和安全停靠。此外，为了更为准确地控制地铁车辆的速度，提升地铁车辆减速或停靠的安全性，还需要采用机械制动的方式来辅助电制动方式，尤其是当出现紧急情况时，必须同时采用三种制动方式进行控制，从而实现对车辆速度的有效控制，保障车辆运行的安全性。再生制动与电阻制动的制动原理相似，主要利用电机反向磁场产生的电磁力作为电制动力。再生制动和电阻制动的区别是发电机发出的电能消耗在电阻上时是电阻制动，反馈到电网是再生制动。再生制动和电阻制动都是利用铁路制动电磁铁和轨道电磁制动器来实现车辆制动的，而机械制动利用的是摩擦力的作用，借助压缩空气提供动力而实现对车辆的制动。通常情况下，地铁车辆先进行再生制动，在此过程中，制动牵引电机将动能转化为电能，并将转化的电能并入电网，将再生电能传递给其他车辆，通过动能与电能之间的转化实现其他车辆的电阻制动。在地铁车辆运行中，这三种制动是相互配合、共同作用的，为地铁车辆的安全运行提供保障。
1.2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。
2电气控制系统
2.1牵引控制
在地铁列车实际运行过程中，从安全角度考虑，列车的运行速度会受到限制。当列车的速度超过设定允许的标准速度时，牵引系统就自动的减少地铁列车的牵引作用或者切断牵引力，列车速度随之降低，当地铁列车的运行速度降低到标准速度后，系统由于重新提高牵引力或者重新连接牵引系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在牵引控制具体执行的过程中，根据列车运行状态，制动设备发出操作变化信息，传输到牵引逆变器中，接收指令后，牵引逆变器配合制动控制设备根据指令信息，进行相应的牵引作用变化。
2.2交流传动控制
地铁车辆电气牵引技术主要以牵引变流为主，此项技术是采用较大功率的半导体器件为基础，此外较常用到的还包括有叠压低感母排技术、光纤传输技术、冷却技术、隔离技术等多种技术手段，均在地铁车辆牵引系统中有着大量的应用，借助于对此类技术手段的合理运用，可确保地铁安全、高效的实现牵引控制，并且还可实现对直流电的精准转换。牵引变流技术可利用水进行冷却，而后经由散热管道与冷却风来实现对电器牵引系统的降温处理，减小系统的负荷压力，保障车辆的高效制动。另外，交流传动技术同样也能够给予地铁车辆电气系统的安全运行提供以充分保障，交流传动控制技术本质上是来源于逆变器的一项集合技术，借助于对异步电机控制技术、粘着控制技术、参数识别技术与故障诊断技术的综合应用，来促成对电流影响的有效控制，同时在地铁车辆的运行阶段，常常还面临着一些十分复杂的问题，而通过应用交流传动技术便可促使相关问题得以妥善解决。
2.3直线电机
城市轨道交通除了直流和交流旋转式牵引电动机外。直线电动机在国外一些地铁项目中已有应用。直线电机工作原理与一般的旋转式感应电动机相类似。可看作是由旋转电机演变而成的新型结构通过交流电时，由于初级与次级感应轨之间磁场的相互作用产生推力，驱动车辆运行或制动车辆。由于省去了传统的机械减速传动机构，车辆依靠线性电机直接驱动和制动，牵引系统不仅产生较高的加、减速度、避免了打滑现象的产生，而且由于装设线性电机，免除了传统的在转向架上悬挂牵引电机与机械传动装置，从而有可能采用小轮径的径向转向架，提高了车辆过小半径曲线的能力，降低了过曲线时的尖啸声和轮轨磨耗。目前制约线性电机广泛推广的主要缺点是由于线圈与感应轨间的工作气隙较大，导致磁滞损耗大，其效率仅为旋转电机效率的70％，同样工作状况下，耗电量也大大增加。
2.3制动控制
众多设备中，制动设备是最重要的设备之一，地铁列车减速、加速、停车都是通过制动装置完成的，制动装置高效的响应、运行是保证列车安全运行的重要保障。在地铁列车牵引运行过程中，牵引力控制系统的作用至关重要，只有科学、合理的设计电气控制系统，才能有效的对地铁列车进行制动。目前我国城市地铁列车使用的制动形式主要以机械制动、电阻制动和再生制动为主。所谓的机械制动主要依靠压缩空气实现制动，而电阻制动则依赖轨道电磁制动，而再生制动可以有效的将动能转化为电能进行能量循环使用。在列车的实际运行中，三种制动方式和发挥出的功效差别较大，通常来说，在进行列车制动控制时，一般按照先再生制动，随机电阻制动，最后进行机械制动的步骤顺序。但是在列车的实际运行过程中，综合考虑制动效率和制动过程的能量损耗，在每个制动步骤中，一般不会使用单独的制动方式，需要将多种制动方式耦合使用达到正向协同作用，提高制动效果，减少制动过程中的能量损耗。
结束语
在地铁车辆运行过程中，电气牵引及控制系统发挥着至关重要的作用。因此，为了保证地铁车辆安全运行，必须深入研究电气牵引及控制系统，通过对该系统进行优化升级，充分发挥该系统的作用。
参考文献
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[3]白洋，李冲.地铁车辆电气牵引系统的电气控制［J］.建材发展导向（上），2017（12）：196-197.
论文作者:韩静
论文发表刊物:《科学与技术》2019年16期
论文发表时间:2020/1/16
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