轨道交通车辆电气牵引技术探析

车辆电气牵引系统探讨

[摘 要]近30年来城市轨道交通车辆电气牵引技术取得了迅速发展，主要体现在新型电力电子器件的开发和性能的提高。引发了牵引电气传动方式根本性改变。本文主要介绍了某路线地铁车辆的牵引控制系统及控制功能。

[关键词]地铁车辆；交流传动；电气牵引

一、牵引系统主电路及主要设备

牵引系统主要设备包括：受电弓（PAN）；避雷器（LP）；高压箱（HV，含高速断路器HSCB）；线路滤波器（L）；制动电阻（BR）；牵引逆变器（VVVF）；牵引电动机（MOTOR）等。下面就几个核心的关键稍作介绍。

（1） 高压箱：高压箱由主隔离开关、高速断路器、充电单元等组成。主隔离开关MS用于主电路的隔离以及通过其机械联锁开关（DS）将支撑电容器C的快速放电电路接通，以保证安全。高速断路器HSCB用于主电路的故障保护，当主电路出现严重故障时进行快速保护。

（2）滤波电抗器箱：线路电抗器与支撑电容器构成线路滤波器，使主电路直流侧支撑电容器电压保持稳定并将电压波动限制在允许范围内，同时，吸收直流输入端的谐波电压，抑制逆变器对输入电源网的干扰，在逆变器发生短路时抑制短路电流并满足逆变器开关元件换相的要求等。滤波电抗器为空心式电抗器，采用走行风冷却方式。线路电抗器电感值为L=5 mH。

（3）制动电阻箱（BR）：车辆在牵引或制动工况时，通过触发导

通斩波模块，能抑制因空转或其他原因引起的瞬时过电压，再生制动时，能够吸收再生制动能量，确保再生制动的稳定进行。

制动电阻采用强迫风冷。当列车进站时，关闭冷却风机，提高候车乘客的舒适度，同时节省能源。

（4）牵引逆变器箱（VVVF）：逆变器单元采用IGBT元件，为两电平逆变电路。主电路由2 个逆变器单元（INVMK1、INVMK2）组成，每个逆变器单元集成三相逆变器的三相桥臂（逆变单元）及制动相桥臂（制动斩波单元），驱动2台异步牵引电动机。2个逆变器单元集成在一个VVVF逆变器箱中，驱动4台牵引电动机。

城市轨道交通车辆电气电路控制与检查技术分析

一、车辆电气电路基本原理

城市轨道交通车辆的电气电路主要由供电系统、控制系统、辅助设备等组成。供电系统包括接触网、集电装置、主开关等，其作用是向车辆提供电能。控制系统包括牵引控制、制动控制、辅助设备控制等，其作用是实现车辆的运行控制。辅助设备包括车辆照明、通知系统等，其作用是提供乘客舒适的乘车环境。

车辆电气电路的基本原理是根据不同的控制需求，通过开关和电气元件的组合使用，实现车辆的各种功能。例如，在牵引控制系统中，通过控制开关的合闸和分闸，将电能从供电系统传输到牵引电机，实现车辆的起动、运行和减速等功能。

二、车辆电气电路控制方式分析

1.手动控制：手动控制是最基础的控制方式，通过人工操作开关、按钮等，实现车辆的启动、停止和转向等动作。这种方式简单可靠，但操作繁琐且效率低。

2.自动控制：自动控制是在车辆电气设备上设置相应的传感器和控制系统，通过对车辆状态的监测和分析，自动调节电气电路的工作状态。例如，根据车辆的速度和牵引力需求，自动调节电机的电流和电压，实现车辆的平稳运行。

3.远程控制：远程控制是指通过远程通信技术，对车辆的电气电路进行遥控和监测。这种方式可以方便地对车辆进行调试和故障排除，提高工作效率和安全性。 1.线路检查：线路检查是对车辆电气线路连接状态进行检查，包括接地情况、接触器和继电器的工作情况等。通过检查线路是否正常连接，可以排查线路接触不良、断路和短路等问题。

2.参数检查：参数检查是对车辆电气装置的工作参数进行检查，例如电流、电压、功率等。通过检查这些参数是否在正常范围内，可以判断车辆电气装置的工作状态。

3.故障排除：故障排除是在发生故障时，对车辆电气电路进行系统排查和修复。根据故障现象和故障码等信息，逐步排查故障原因，修复故障点。

4.检修计划：制定合理的检修计划，对车辆电气电路进行定期检修和保养。通过定期检修，可以发现和解决存在的问题，防止故障的发生。

浅析现代轨道交通车辆电气牵引技术 杨辰世 常竞文

摘要：随着人们生活水平的不断提高，我国的科技发展越来越强。我国的部分城市大力建造地铁等轨道交通。轨道交通的出现方便了人们生活，同时也给人们的出行带来了便利。随着轨道交通的逐步普及，我国对轨道交通的各项技术也有了更高的要求，尤其是轨道交通车辆电气牵引技术。本文作者主要对现代轨道交通车辆电气牵引技术进行研究与探讨。

关键词：轨道交通；电气牵引；分析

引言：

轨道交通领域涉及很多技术，其中电气牵引技术便是关键性技术之一。电气牵引技术依靠于电气牵引系统，是电气牵引系统的“大脑”。电气牵引技术主要是为轨道交通列车提供合适的牵引力，并保证轨道交通运行中的功率。电气牵引技术能够进一步保证车辆制动的安全，让轨道车辆降低速度，进一步降低轨道交通的安全风险。

一、现代轨道交通车辆电气牵引技术的现状

随着我国交通工具的飞速发展，现代轨道交通应用在多个城市。在大型城市中有着举足轻重的地位，因此我国对于轨道交通技术性的要求也越来越高，尤其是轨道交通电气牵引技术。下文笔者结合现阶段我国轨道交通的发展情况着重分析电气牵引技术的应用情况。

1、控制系统的主要应用

现阶段我国的电气牵引技术在轨道交通的应用过程中逐渐使用计算机来进行控制，摒弃了传统数字控制的方式。使用电子计算机来进行系统性的操作能够实时监测并查看轨道的具体情况和车辆的运行方式，进一步提供信息化、现代化的控制。计算机控制系统在轨道交通车辆电气牵引技术的应用过程中具备自动检测和自动控制的优势，尤其是在交流传感式的轨道交通车辆中更加发挥了其独特的优势。计算机控制和传统的控制相比更加精确。而现阶段我国的轨道交通车辆电气牵引技术应用的过程中一般采用多重微机来进行自动控制。计算机控制系统主要在电气牵引技术作业的过程中控制牵引的信号，按照信号监控中心的指示，实时控制车辆的牵引，这样的操作能够发挥控制系统的整体性作用，为电气牵引提供更加完整的配置。对于计算机控制系统来说，能够进一步增加电气牵引的完整性，让我国的轨道交通电气牵引技术有了更进一步的发展。在现阶段我国的电气牵引技术中计算机控制系统最主要的是计算机软件。因为计算机只是控制电气牵引的一部分，而实现通信、驱动和多项模块同时作业的重要环节是计算机软件的利用。在我国很多城市的地铁应用都采用了网络化的发展，很多轨道交通车辆都可以通过计算机来进行控制，打造成了网络化集成牵引控制一体化平台。

城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术

城市轨道交通用电负荷大致可以分为以下两类：电动公交车、客车所需要的牵引车辆用电；道路区间、高速休息区、收费站、车站以及其他建筑物照明用电等。随着科技的进步，车流量的迅速增加，这对城市轨道交通牵引供电系统的抗压能力要求也在加大。本文首先介绍了城市轨道交通牵引供电系统的理论基础，其中较为常见的供电方式是直流式和交流式；接着本文主要针对交流牵引供电系统进行展开讨论，介绍了系统的构成和其中的关键技术。

标签：城市轨道交通牵引供电系统；交流式；抗压能力

1 引言

随着科技的飞速发展，交通行业也在逐渐壮大起来，我国各大一、二线城市都开始纷纷修建轻轨、地铁、动车组等线路，在便捷了市民交通出行的同时，却给城市轨道交通供电系统带来了不小的压力[1]。各国交通专业的学者，纷纷将注意力集中到牵引供电系统的设计和创新上，这一系统中较为常见的有直流式和交流式，以及双制式。这些供电系统旨在当车流量处于高峰期时可以对线路进行持续、高效、稳定的供电。所以对于车流、人流量较大的城市，对其供电系统的研究，就显得格外有意义。

2 城市轨道交通牵引供电系统

国内外普遍采用的城市轨道交通牵引供电系统的类型多为交流25千伏以及直流1500伏两种形式，现在也逐渐兴起了将这两种供电制式相结合的模式，称为双制式供电系统。牵引供电系统主要是为了提供电动机车、轻轨、地铁的用电，采用牵引网络进行电流输送。这一系统是电流输出形式、电压强度，以及供电系统类型的集合。城市轨道交通供电系统将直接影响到市民的出行安全、工程项目可以申请的规格、项目搭建标准、工程可融资金等问题，所以正逐渐引起国内外广大学者的关注[2]。下面主要针对牵引供电系统的直流制和交流制分别进行简单的介绍。

（1）直流制。城市中的变电所、牵引网以及接触网的设计和搭建方式主要采用直流1500伏特的供电方式。此类型的牵引网采用了双边供电方式，若出现线路故障则换用大双边供电方式，从而达到跨越区域供电的效果。此外，直流制供电方式还采用了杂散电流保护机制。直流制式可以很好的将电能分流到各个网络，且可以进行较远距离的传输，但是由于它的变电模式，导致可以提供的供电距离较短，会增加一部分设备投资成本，此外该系统传输速率较低。综上，此系统并没有很强的优势可言[3]。