国产化地铁A型车牵引与制动系统的配合

国产化地铁 A 型车牵引与制动系统的配合引言

随着城市轨道交通装备国产化进程的日益推进，地铁车辆的核心装备，车辆电气牵引系统也已经由株洲南车时代电气XX公司

完成自主开发并已在国内多个地铁市场完成推广应用。

国内早期的A型地铁列车车辆均由国外整体引进，外方主导了列车各子系统的功能关系。当列车牵引系统实施国产化后，有关牵引与制动系统之间的关系必然由国内车辆集成商与自主牵引供货商共同制订和完成。做为国内最早投入地铁运营的城市之一深圳市为响应国家发改委的号召，在深圳地铁 5 号线部分列车

上实施了牵引系统国产化。其中的电气牵引系统采用了时代电气自主研发的电气牵引系统，列车制动系统采用了KNOR公司的

EP2002制动系统。自主的牵引系统与车辆制动系统的之间配合关系牵涉到列车的牵引与制动性能，因此完善的接口及功能设计至关重要。本文就深圳地铁5号线国产列车牵引系统、制动系统以及两者之间相互配合关系进行了阐述。

1、电气牵引系统

国产 A 型列车地铁采用 4 动 2 拖六辆编组，具体编组型式为-

A*B*C=C*B*A- ；三辆车为一单元车组，六辆车为列车编组。列车采用

DC1500V 架空接触网受流。

自主电气牵引系统包含牵引传动系统、辅助电源系统和网络控制和诊断系统。整个列车电气系统包括受电弓、高压电器箱、牵引逆变器、辅助电源箱、110V 蓄电池充电机、牵引电机、齿轮装置、滤波电抗器、制动电阻、避雷器、司控器以及网络控制系统组成。

高压主电路通过B车受电弓受流，首先经过高压电器箱HV01,主要功能是进行电路分配，以及实现为主电路的隔离及保护。经

过高压箱HV01分配后的高压电路，一部分送到动车（B车与C车）高压电器箱HV02为牵引主电路供电，另一部份为辅助系统提供高压输入。高压电器箱HV02主要实现牵引主回路的前级充放电功能，另外还提供接地检测及电抗器储能吸收保护等电路，经过HV02后的高压电送至线路电抗器后到牵引逆变器以提供牵引逆变器的高压输入，经过牵引逆变器的逆变控制产生三相交流电驱动异步牵引电机，最终实现列车的驱动。牵引逆变器配置相应的制动电阻，以提供电阻制动时的能量消耗。

牵引传动系统采用目前地铁车辆较为广泛所采用的VVVF

牵引逆变器- 异步牵引电动机构成的交流传动系统。逆变器控制装置即传

动控制单元（DCU集成于牵引逆变中，采用“异步电动机直接转矩控制”、“粘着利用控制”软件和“交流传动模块化设计” 硬件，主要完成对IGBT逆变器暨交流异步牵引电机的实时控制、粘着利用控制、斩波控制，同时具备完整的牵引变流系统故障保护功能、模块级的故障自诊断功能和一定程度的故障自复位功能以及部分车辆级控制功能，DCL具有符合列车通信网络IE

C61375标准的MVB通信接口，对外与列车网络系统的车辆总线相连，与列车中央控制单元等形成控制与通讯系统。

由高压电器箱HV01分配的高压电送至辅助电源系统，辅助电源系统分为辅助逆变器及充电机。辅助逆变器在各车均配置，以提供三相四线AC380V 电源。辅助逆变器故障时，采用单元内扩展供电策略。充电机只在A车设置，以提供110V电源及蓄电池充电功能。

车辆内的电子部件和控制系统通过多功能车辆总线MVB连接。牵引逆变器、辅助逆变器与列车网络控制系统通过MVB总线联系起来，形成控制与通讯系统。

2、制动控制单元基本配置

制动系统根据列车单元配置，在每个单元的A车与C车设置网关

阀与智能阀，在B车只设置智能阀。智能阀具备基础制动的实施以及防滑控制功能，网关阀除具备智能阀所有功能外，还具备制动力的管理与分配

职能，同时网关阀还提供与车辆控制电路的I/O电气接口，并具备与车辆网络控制与诊断系统的MVB通信

接口。单元内网关阀与智能阀通过内部的CAN总线联系，两个网关阀在上电后将随机配置，一个为主，另一个为从。从监视主的工作状态，主网关阀一旦失效，为了不影响制动力的连续发挥，从网关阀将在短时间内转变为主，接替失效的网关阀完成制动力的实施。

制动系统实现的基本功能：

1）制动力分配与管理

2）制动载荷补偿

3）基础制动

4）防滑控制

5）紧急制动

6）故障诊断、状态监视等

3、牵引与制动系统的相关接口

制动系统同时通过车辆硬线控制电路及网络通讯获取牵引、制

动、快速制动、紧急牵引、紧急制动指令。通过轮对轴端速度

传感器获取速度。为尽量发挥网络控制的优势，减少硬线电路

，制动系统与牵引系统之间的配合基本通过网络实现。制动系统与列车网络控制系统之间的通信接口采用MVB^口进行通信，

通过过程数据传输其工作指令、工作状态、故障信号、软件版本等信息。对于主要的控制相关数据采用快速通信周期，对于状态和监视数据采用慢

速通信周期。

4、制动控制功能的协调配合

4.1制动控制原则

制动时优先使用电气制动（再生制动），电气制动不足部分自动由空气制动补充。紧急制动仅使用空气制动。

列车充分利用轮轨粘着条件, 并按列车载重量从空车到超员范围内自动调整电制动力的大小及补充空气制动，使列车在空车至超员范围内保持制动减速度基本不变，并具有反应迅速、有效可靠的防滑行控制。

4.2制动力管理

列车总制动力计算及分配由制动系统负责，制动系统根据列车载荷及车辆网络控制系统发送的制动级位（0- 100%）计算总制动力，并根据车辆网络控制系统发出的电制动有效状态和可以发挥的电制动能力，将每台动车所需的电制动

力要求发给车辆网络控制系统，车辆网络控制系统将每台动车

的实际电制动力信息反馈给制动系统，制动系统根据反馈的实际电制动力补充空气制动力。

所有正常发挥电制动力的动车综合考虑粘着利用的限制后给出最大能发挥