浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术

城市轨道交通的电气工程及其自动化技术应用

摘要：城市轨道交通作为现代城市中不可或缺的重要交通系统之一，其安全、高效、舒适的运行离不开先进的电气工程及自动化技术的支撑。随着城市轨道交通网络的不断扩张和发展，电气工程及其自动化技术在其中起着至关重要的作用。通过对电气工程与自动化技术的应用，城市轨道交通系统得以实现列车运行的精准控制、信号灯控制、车站乘客信息管理、故障监测与诊断等功能，为乘客提供便利、安全的出行体验。

关键词：城市轨道交通；电气工程及其自动化技术；应用策略

引言

城市轨道交通的电气工程及其自动化技术应用在现代城市交通系统中扮演着至关重要的角色。随着城市化进程的不断推进，城市轨道交通系统的建设和运营面临着更高的需求和更复杂的挑战。因此，本文旨在深入探讨城市轨道交通的电气工程及其自动化技术应用，以期为城市轨道交通的发展提供有效的技术支持和解决方案。

1电气工程及其自动化技术在城市轨道交通中的作用

第一，列车供电系统。电气工程在列车供电系统中起着关键作用，确保列车获得稳定的电力供应。高效的供电系统可以提高列车的运行效率，减少能源消耗。第二，信号控制系统。电气工程帮助设计和实施信号控制系统，包括信号灯、轨道区段控制等，确保列车运行的安全性和准时性。第三，通信系统。通信系统在城市轨道交通中扮演着联系各个部件和保障信息传递的重要角色，助力车辆之间、车站与列车之间的实时通讯。第四，牵引动力系统。电气工程为牵引动力系统提供驱动和控制技术支持，确保列车平稳、高效地运行。第五，自动化技术应用。自动化技术为城市轨道交通带来更高的智能化水平，包括自动驾驶列车、智能监控系统等，提升运行效率和安全性。

2城市轨道交通的电气工程及其自动化技术应用分析

2.1列车供电系统

列车供电系统是城市轨道交通不可或缺的关键部分，它为列车提供必要的电力支持，确保列车在行驶过程中能够保持正常运行。供电系统的设计和实施需要考虑诸多因素，包括环境条件、列车类型、运行速度等，以确保列车获取持续、稳定的电力供应。第三轨供电是一种常见的供电方式，通过地面设置的第三轨向列车供电。这种方式相对较为成熟和稳定，但也存在一些安全隐患，如可能被乘客触碰或受到外界干扰。架空线供电则是通过在轨道上方架设电缆，向列车供电。这种方式可以减少地面设备的干扰，更适用于高速运行的列车。

—科教导刊（电子版）·2019年第01期/1月（上）—289现代轨道交通车辆电气牵引技术分析潘曦颜杏（武汉地铁运营有限公司湖北·武汉430030）摘要随着时代的发展，社会的进步，城市交通压力也随之不断增大。现代轨道交通车辆作为大运量公共交通工具，其运用能够有效缓解交通压力，为人们创造便利的出行环境。本文将分析现代轨道车辆电气牵引技术，阐述牵引技术，以及牵引技术的应用。以期能够为轨道交通车辆平稳运行提供技术支持。关键词现代轨道交通车辆牵引技术电气中图分类号：U266文献标识码：A0前言现代轨道交通具有速度快、环保、可靠、安全等众多优点，为民众出行带来了极大的便利。电气牵引是轨道交通车辆的核心技术，它为列车的行进提供动力，是轨道交通列车其他一切功能得以实现的基础前提。1轨道交通车辆电气牵引技术发展历程在19世纪末，城市轨道交通登上了历史舞台，并随着现代技术的发展，不断更新换代。在调速方面而言，经历了三个不同阶段：直流变阻调速、直流斩波调压调速、以及交流变频变压调速。尤其在近三十年以来，各种电子设备的发展，使电气牵引技术得到了有效运用。起初，使用新型半导体器件，取代了原有的调速方式，并提升调速性能，以及再生制动功能。随后，采用微机方式，对车辆的运行情况进行监控。经过众多年的发展，直到90年代，高压大电流IGBT的研制，以及微机的利用，实现了轨道交通的大发展，并成为其电气牵引系统的主要方式。2现代轨道交通车辆电气牵引技术分析2.1控制系统分析电气牵引技术由数字控制转变为计算机控制，强化了对轨道车辆运行方式的监督，以及控制方式的提升。计算机控制系统具有强大的功能，包括系统自检、自控能力，以及信息数据收集、分析能力。尤其在交流传感式的轨道车辆运行中，该系统更显现出强大的控制能力。现代轨道车辆电气牵引技术中，需要多重危机来实现高水平的自动控制。因此，在电气牵引技术中，控制系统能够根据信号处理器的指示，以及信号输入、输出等流程，实现车辆的牵引控制。可见，现代轨道交通车辆的电气牵引技术中，主要依靠计算机控制能力，形成网络化的电气控制方式，以实现对所有轨道交通车辆的控制，满足集成化牵引控制条件。2.2主要元件轨道交通车辆的电气元件需要不断磨合，才能实现元件之间的相互配合。其中的主要元件包括以下几种：受电器。是轨道车辆的主要元件，对其的要求较高，以满足电气牵引的基本需求。轨道交通在不断的提速过程中，受电器压力适度，才能确保牵引受力在安全范围内，且不会出现较大的磨损值。电气牵引技术的受力与受电器存在密切的关联，牵引受力平衡，受电器才能具有相应的强度与性能。断路器。主要针对紧急阻断工作而存在，具有较大的发展空间。现代电气牵引技术的发展，断路器能够降低制动分段的时间，并在短时间内调节轨道交通，避免电流阻断上升风险。接口电器。现代轨道交通中的接口电器，需要满足电气牵引的基本需求，以实现有效的控制。电气牵引中常会出现各种匹配问题，影响车辆与牵引之间的良性互动，因此要合理控制接口电器的质量，以免影响电气牵引的性质。2.3交流传动控制技术该技术主要包括逆变器暨异步电机控制技术、参数辨识、硬件软件设计、故障诊断等众多技术。有效控制了轨道车辆的非线性时变、强耦合、运行状态复杂等众多难题。并实现异步牵引控制的实用化，是轨道交通稳定运行、快速响应、动力充分发挥的关键环节。传动控制单元，即DCU。其装有32位双DSP处理芯片，以及SVPWM技术、直接转矩控制策略等，继而形成了模块化的产品，为轨道交通现代化控制、高效运行等提供了技术保障，并具有滑行保护、或粘着利用控制等功能。2.4轨道交通控制与诊断轨道交通列车的控制主要包括：网络通信、网络控制、图形化编程、故障诊断、试验检测、实时控制、在线调试、状态监测等多种功能，满足列车运行环境的所有需求。能够对列车的实际运行情况进行监视，并自动对故障加以诊断，实时调控，解决。同时，记录故障的具体内容，存储数据。轨道交通的控制与诊断功能，采取分布式的控制方式，以及模块化控制方式，总线利用双通道冗余。实现列车控制、诊断、监控为一体的集成系统，有丰富的接口，适应性极强。3展望在轨道交通技术不断发展的今天，电气牵引技术也在逐渐靠向科技的前沿，在现有科技成果基础上，实现了技术的进一步创新与发展。下面简要介绍两种目前轨道交通车辆的前沿技术及可行发展方向，以期为中国城市轨道交通技术贡献一份力量，实现装备与技术的持续支持。永磁同步电机驱动技术。该技术能够取消齿轮箱，而实现直接的传动方式。有效降低车辆重量，噪音，并通过提高传动效率，为转向架提供更多的空间。该项技术的发展已经得到了验证，运行情况良好。在逐渐的发展中，不断克服电机温度升高、高速带速度重投等问题。互联网控制技术。TCN协议具有良好的实用性，随着互联网技术的不断发展，现代轨道交通应朝向智能列车、城市轨道交通运行传感器等方向发展。实现轨道交通的实时性与确定性，以及智能化的电气牵引技术。4结论综上所述，本文主要分析了现代轨道交通车辆电气牵引技术，阐述电气牵引技术的控制系统，主要元件，交流传动控制技术，轨道交通控制与诊断分析等内容。现代城市轨道交通的运行与发展，充分运用微机技术，来实现智能化的电气牵引，提高轨道车辆运行的可靠性与稳定性。参考文献[1]李红霞,王建行.城市轨道交通车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障检修[J].数码设计,2017,6(11):51-52.[2]李潇雅.关于城市轨道交通车辆电气牵引技术发展[J].中国新通信,2016,18(10)

浅析轨道交通供电技术

摘要：随着国内城市化进程的不断加快，城市中人口数量越来越多。在进行轨道交通建设过程中，要提高供电系统的安全性、灵活性与可靠性，选取合理的供电模式，对于后期的安装与调试工作进行严格的管理与控制，确保轨道交通供电系统能够顺利运行。

关键词：轨道交通；供电系统；安装技术

1轨道交通供电系统概述

1.1供电系统简介

在轨道交通中的供电系统是其核心组成部分，供电系统是轨道交通运行的基础条件，是保证轨道交通可以有序运行的主要条件，并且供电系统还在轨道交通中为照明、通讯、应急等功能提供能量来源。另外，供电系统对轨道交通的运行有着直接的影响，若供电系统在轨道交通运行时出现问题，会使轨道交通无法正常运行，同时会对乘客的生命安全产生危险。所以，供电系统在安装和调试中要格外注意，保证供电系统的质量和安全，为轨道交通的运行提供保障。从施工安装的角度来看，燕房线供电系统施工安装的工程范围包括变电所工程、系统电缆工程、牵引网工程、杂散电流防护工程、车站不间断电源（UPS）工程等。

1.2供电系统运行原理

轨道交通的供电系统相对较为复杂。比如，燕房线10kV供电方式为双环网供电方式，高压电缆为双进双出，变电所10kV高压侧采用单母线分段接线，直流750V母线采用单母线接线方式。牵引网为双边供电方式，一所出现故障时，单边供电或越区供电。10kV开闭所，从就近地区变电所接取电源，通过中压环网向各牵引降压混合变电所供电，跟随式降压变电所直接从该车站变电所引入两回电源；各牵引变电所将10kV电压变为DC750V向接触轨供电；各降压变电所将10kV电压变为0.4kV电压，对车站和区间动力照明负荷供电。 2供电系统的重要性分析

作为轨道交通的重要组成部分，供电系统为轨道交通平稳运行提供了可能。同时，轨道交通中的照明设施、通讯设施以及应急设施的使用，都需要供电系统来提供能源。因而，一旦供电系统的调试与安装工作出现问题，将导致轨道交通的运行存在安全隐患，甚至危及到每一位乘客的人身安全。在开展供电系统的安装与调试工作时，要引起技术人员的重视，确保供电系统安装质量。比如，某轨道交通系统采用10kV供电方式为双环网供电方式，高压电缆为双进双出，变电所10kV高压侧采用单母线分段接线，直流750V母线采用单母线接线方式。牵引网为双边供电方式，一所出现故障时，单边供电或越区供电。

一、车辆电路系统构成

城市轨道交通车辆电气系统由牵引系统〔动力系统〕、辅助系统和控制系统等三局部，牵引动力系统属于高压电路，一般为1500V或750V直流供电，辅助系统一般由三相380伏交流电路构成，而控制系统电压通常为110V及以下直流电压，因此，车辆电路系统按其功能及电压上下，可分为高压牵引电路〔主电路〕、辅助电路、控制电路等三局部。厂家在设计时，通常又对其进行功能细分，如SZP1列车的电路系统按功能级别被分为主电路、牵引制动控制、辅助、监控信息、照明、空调、附属设备、车门控制、车钩电路等9个局部。

1.车辆电气设备配置

图1-1 3车单元牵引设备布置

根据运量需要，地铁车辆通常采用3辆、4辆、5辆、6辆等几种编组方式。SZP1列车采用6辆编组，由2组相同的3车单元连挂在一起构成。图1-1是SZP1列车牵引设备布置简图，除受电弓和避雷器外，所有的车辆高压、牵引和辅助设备分布在车辆底部，大局部牵引设备位于B车和C车车下的两个逆变器箱中，其中，PH箱(牵引和高压)安装在B车，PA 箱(牵引和辅助系统)安装在C车。

SZP1列车采用直流1500伏架空接触网供电，每个3车单元设一台受电弓，受电弓位于B车II端顶部，由接触网送来的直流1500V高压电流经受电弓直接进入PH箱。PH 箱由高压系统和MCM〔电机逆变器〕组成，高压系统包括线路断路器、隔离接地开关、带接触器的车间电源插座、熔断器和去耦二极管等高压设备。MCM由三相逆变器、控制板和保护元件等设备组成。

位于C车的PA箱主要由一个MCM和一个ACM〔辅助逆变器〕组成，此外还包括充电电路、EMI 电容器、三相辅助滤波器、辅助变压器〔三相电压〕等。

BCM〔蓄电池充电机〕和蓄电池位于A车，负责向全列车提供直流110V控制电压。

2.电路系统构成

由2动1拖组成的3车单元的车辆电路原理图如图1-2所示。图中，车辆通过受电弓〔Q1〕从接触网取得1500V直流电源。F1是避雷器，负责对车辆进行网侧过电压保护。Q2是接地与隔离开关，检修车辆时，必须将Q2置于接地位，以防止检修人员遭到触电伤害。分别安装在B车和C车两节动车车底侧面的PH箱和PA箱内的电机逆变器MCM负责向本节车的4台牵引电机供电，驱动列车运行。每台MCM由一台HSCB〔高速断路器〕进行供电和保护，一个单元车组的两台高速断路器集中安装在B车的PH箱中。位于C车PA箱内的ACM〔辅助逆变器〕负责向列车供给三相380伏交流电压，供空气压缩机、空调等辅助系统使用。蓄电池充电机〔BCM〕是一个直流-直流变换装装置，输出110V直流电压，向蓄电池和110V控制电路供电。