地铁车辆电气牵引系统的设计及应用

地铁车辆电气牵引系统的设计及应用
摘要：城市建设过程中地铁的发展是城市交通当中相当重要的一个环节，也是
现在能够有效的解决交通拥堵问题的重点措施之一，在这一过程中牵引传动系统
是地铁运行过程中最为核心的一个关键技术，文章就此进行分析。

关键词：地铁车辆；电气牵引；地铁设计
1 前言
地铁进行设计的过程中牵引系统的设计会直接影响到地铁运行的动力，并关
系到地铁运行过程中的安全性和效率问题，因而有着重要的意义，文章分析了相
关的结构设计和应用作用，希望能够促进后续地铁车辆的系统更新过程。

2 城市轨道交通车辆电气系统简介
城市轨道交通车辆电气系统关系到车辆的控制和行驶，必须结合特定城市的
环境要求来进行设施布置，并结合复杂的电气系统进行恰当的分析。

对电气系统
采取接地措施则是保证城市轨道交通车辆安全行驶的重要方式，也会影响城市轨
道交通运输方式的正常运行。

所以城市轨道交通车辆电气系统要从多个阶段进行
控制，避免技术人员进行城市轨道交通车辆电气系统的规划设计时出现疏忽导致
设备及线路连接方式不合理，同时要注意在城市轨道交通车辆运行过程中定期进
行电气系统的检修，加强电气系统维护管理，降低电气系统运行过程中出现问题
风险，甚至由于城市轨道交通车辆电气系统的故障造成严重的经济损失和安全事故。

因此，研究城市轨道交通车辆电气系统的设备组成和线路连接等方式很有必要，既能够保证城市轨道交通车辆电气系统稳定运行，还能够为电气系统的接地
措施奠定基础。

研究城市交通车辆电气系统接地措施需要明确轨道车辆电气设备
在工作接地、屏蔽接地以及安全接地等不同阶段的接地问题，分析出现问题的原
因并寻找解决办法，并辅以科学技术手段和合理的管理计划进行电气系统维护，
才能促进我国城市轨道交通车辆的稳定行驶，增强城市轨道交通车辆运行的安全
可靠性，从而发挥城市轨道交通车辆的有效价值。

3 城市轨道交通车辆电气系统组成部分
城市轨道交通车辆电气系统是驱动车辆行驶的先行条件，完善的组成结构才
能提高电气系统的工作效率，城市轨道交通车辆由牵引制动控制系统、辅助供电
系统、车门控制系统三个主要部分组成。

3.1 牽引制动控制系统
牵引制动控制系统包括牵引和制动两个功能部分，是轨道车辆工作时不可缺
少的两个部分。

两者结合实现车辆控制，而两者结合所表现出来的功能效果则直
接反应在车辆运行中。

实际轨道车辆行驶过程控制中，需要通过改变单次城市轨
道车辆的牵引加速度和制动减速度来协调车辆的周期性行驶，尽量平衡不同车辆
的行驶时间差，从而保证乘坐城市轨道交通车辆的人员能够更好的安排时间、利
用时间，进一步提升城市轨道车辆运行效率。

3.2 辅助供电系统
辅助供电系统则是城市轨道交通车辆电气系统的动力来源，其主要由两部分
设施组成，一部分是以直流供电系统为基础的三相交流电源支持的供电设备系统，直流供电系统包括用电设施、充电机器、蓄电池以及整流装备三个基础部分，利
用充电机器和蓄电池实现设备系统的供电功能；另一部分是将三相交流的供电设
施功能化，使城市轨道交通车辆上的其他设备借助变流机器的通风机、电机通风
机等接收供电效果。

3.3 车门控制系统
车门控制系统是控制城市轨道车辆开关门的智能化系统，来完成城市轨道车
辆的顺利开关门，该系统由控制电路、控制开关以及执行的构件等共同组成。

技
术人员需要明确车门的机械组成和车门智能化控制系统及其子系统的控制原理，
正确安装轨道车辆车门控制系统的连接线路，为控制信号的顺利传输和及时处理
提供物质基础，从而保证城市轨道车辆进行精准的开关门控制，减少车辆运行故障。

4 地铁车辆电气牵引系统的电气控制
4.1 地铁电气牵引系统的交流传动控制
在地铁车辆的电气牵引技术之中，牵引变流技术是一种非常重要的技术，牵
引变流技术是以功率较大的半导体器件作为基础，除了牵引变流技术之外，常见
的变流技术还有叠压低感母排技术、光纤传输与隔离技术以及冷却技术等，这些
技术在地铁车辆电气牵引系统中都有着非常广泛的应用，通过对于这些技术的有
效应用，可以使得地铁既能够安全地完成牵引工作，同时又能够完成直流能量的
有效变换。

所谓的交流传动控制技术，它实质上是基于逆变器的一种集合技术，
通过对于异步电机控制技术、粘着控制技术、参数识别技术以及传动系统故障诊
断与保护技术的有效结合，实现了对于电流相互影响的控制，而且在地铁线路运
行的过程中，往往还存在着许多线路运行较为复杂的问题，通过对于交流传动技
术的有效利用，也可以使得这一问题得到有效的解决，交流传动控制技术使得异
步牵引电机控制理论变得更加具有实用性，地铁列车在安全运行以及控制方面都
有着较高的要求，同时交流传动技术既满足了安全运行的需求，同时也满足了控
制方面的要求。

4.2 牵引控制
在车辆运行的过程中，牵引逆变器会受到来自于司机控制器或是制动装置发
出的牵引指令，并结合制动控制装置对其它信号的接收，完成对车辆的牵引控制。

由于车辆的速度不会受到系统的限制，所以车辆速度超出一定界限的时候，系统
将会将牵引力降到零并对其进行封锁。

在车辆的速度回到正常范围内后，封锁将
被解除。

另外，在没有ATP的情况下，车辆的限速功能也将正常工作。

因为车辆
的高加速功能会在遇到坡道时被启动，所以在车辆遇到坡道的时候，系统会提供
与坡度相当的加速度，从而保证车辆的正常速度。

4.3 电制动控制
地铁车辆制动主要是依靠机诫制动和电制动两种方式，而电制动又包括再生
制动和电阻制动，但是在实际的制动过程中，这两种制动方式是存在一定的优先
级别的，一般情况下，在对车辆进行制动控制时，首先是进行再生制动，然后再
进行电阻制动，最后才进行机诫制动。

但是为了取得更好地制动效果和节约能源，往往也将再生制动和电阻制动、电制动及机诫制动混合起来使用，实现对于车辆
的混合制动控制。

5 电气控制模式
在车辆运行的过程中，牵引逆变器会受到来自于司机控制器或是列车网络发
出的牵引指令，并结合制动控制装置对其它信号的接收，完成对车辆的牵引控制。

由于车辆的速度不会受到系统的限制，所以车辆速度超出一定界限的时候，系统
将会将牵引力降到零并对其进行封锁。

在车辆的速度回到正常范围内后，封锁将
被解除。

另外，在没有APT的情况下，车辆的限速功能也将正常工作。

因为车辆
的高加速功能会在遇到坡道时被启动，所以在车辆遇到坡道的时候，系统会提供
与坡度相当的加速度，从而保证车辆的正常速度。

在车辆中，还设置有洗车运行
模式，在使用这一模式后，车辆的牵引系统将会断开牵引力的供给。

6 结束语
地铁车辆打开通知系统当中电气牵引传动系统是地铁的控制中心所在，在进
行地铁问题诊断和信息控制的过程中也有着重要的作用，文章分析了其中一些核
心技术，希望能为后续的研究发展提供一定的经验。

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