摘要：随着我国城市化进程的不断推进，城市交通也向前迈进了一大步。目前，地铁在城市交通中扮演着重要角色，因此确保地铁的正常运行是发展城市交通的一项重要内容。在地铁运行过程中，其牵引及控制系统直接关系着地铁的运行安全与效率，只有确保电气牵引及控制系统正常工作，才能确保地铁安全运行。基于此，本文就地铁车辆电气牵引与控制系统进行简要分析，以期推动城市交通的发展。
关键词：控制系统；电气牵引；地铁车辆
引言
地铁车辆中的牵引系统包括各种控制电路和电力设备等内容，通过电路和设备之间的协调作用就可以给运行中的地铁提供大量的牵引力，在这一过程中，电气控制起到关键性的作用，只有科学的电气控制，才能保证牵引力的正常供应，而只有电气控制才能实现地铁车辆的有效制动。
1地铁车辆电气牵引系统的结构特点
地铁车辆中的牵引系统主要是由受电弓、牵引电动机、高压箱、牵引逆变器、制动电阻和避雷器等部分组成的。其中高压箱是由主隔离开关、相应的充电设备和断高速路器等部分组成，但是在地铁车辆中，大部分都是由两台受电弓组成，从而防止由于其中一台在遇到故障问题后导致辅助逆变器和牵引逆变器停止运行等问题。这几个受电弓由于可以向动力单元分别输送动力产生所必须的高压电源，因此假如其中一台受电弓发生故障问题，而另一个受电弓可以依然促进辅助逆变器和逆变器的正常运行。在牵引系统同时还设置有牵引逆变器，将支撑电容输入进逆变器中可以促进点电压输入的稳定性，同时还能发挥出能量缓冲的效果。
地铁车辆中的牵引系统是由各种电路和设备组成的，而系统的顺利运行也需要以相关电路设备为支撑，在大部分设备之中，车辆停车和减速等行动都离不开制动装置的支持，因此制动装置能够有效保障地铁的安全运行。目前我国城市中的地铁车辆都是通过电阻制动、再生制动以及机械制动等形式来进行运行的，而机械制动主要是通过空气的不断压缩来实现制动效果的，而电阻制动以及再生制动都是通过轨道电磁制动和铁路电磁铁来实现的，再生制动当中，利用地铁的制动牵引能够将动能顺利转化成电能，随后再生制动能量能够返回到电网当中，从而将制动电能在提供给其它车辆。
2电气控制系统
2.1直流传动控制
直流传动车辆采用直流牵引电机。直流电源经直流转换器向直流牵引电机供电，构成直流牵引系统的主要部分包括直流电机在内的主电路及控制电路等。按照牵引电源性质，直流牵引系统可分为直一直流及交一直流两大类：
直一直流牵引系统是最早应用于电力牵引的一种牵引装置。它使用的是直流电源(直流电网或直流发电机)和直流串励牵引电机。早期的直一直流牵引系统主电路采用的是电阻调压，这种调压方式不仅在车辆频繁启动过程中经过电阻消耗了大量的电能，而且难以实现连续、平滑地调节列车速度。如今半导体技术的飞跃发展，电力电子交流技术得到了不断的提高，现在直流牵引已广泛采用斩波调压方式代替电阻调压，它不仅能取消起动电阻，并能对电动机的端电压进行连续、平滑的调节，实现平稳调速。
交一直流牵引系统使用的是交流电源(交流电网)，牵引电机仍采用直流电机。此牵引系统的关键部位是将交流变成可控直流的整流调压装置。运行时改变整流器的控制角、就可调节输出直流电压，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。
2.2直线电机控制
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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。
2.4电制动控制
地铁车辆在运行过程中，大部分都是利用机械制动和电制动来实现制动功能的，电制动技术还可以细分为电阻制动和再生制动两种形式，但是在实际制动过程中，两种不同的制动方式之间具有较为突出的级别差异，从而导致两种方式所发挥出的效用也呈现出较大的差距。一般情况下，在处理车辆的制动控制问题时，需要先进行再生制动，随后在进行电阻制动，最后一项步骤就是机械制动。但是为了在最大程度上减少损耗并提高制动效果，正常情况下都会结合多种制动方式共同作用，随后促进制动效果的有效提高。制动设备是地铁车辆运行过程中的重要装置，能够辅助车辆的停车减速等活动。一般情况下，城市中的地铁车辆使用的大部分是电制动方式，通常也就包括电阻制动和再生制动这两种情况，此外，还有起到辅助作用的机械制动形式，利用各种方式，在最大程度上让地铁车辆能够进行精准、及时的制动，并对车辆制动力进行有效调节，同时也能保证地铁车辆在现实运行中能够进行安全停车，在遇到突发状况时，也可以进行及时制动，从而防止重大安全事故的出现。
结语
综上所述，电气牵引系统对于地铁的正常运行来说具有重要的作用，也是地铁运行中比不可少的内容，能够提高地铁运行的安全性，从而对运行中的地铁车辆形成一种有效的制动与牵引。为此在日检测过程中，要加强车辆的检修工作，同时还要熟练掌握制动控制和牵引控制，从而提高地铁运行的安全性。
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论文作者:侯凯
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
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