1.地铁车辆电气牵引及控制系统的特点及构成
1.1特点
地铁车辆电气牵引及控制系统是由许多电路系统和设备构成的，为地铁车辆的正常运行提供了有力的保障。其中，制动装置在地铁车辆减速与安全停靠控制中发挥着至关重要的作用。通常情况下，地铁车辆制动系统采用再生制动及电阻制动两种电制动方式来进行减速和安全停靠。此外，为了更为准确地控制地铁车辆的速度，提升地铁车辆减速或停靠的安全性，还需要采用机械制动的方式来辅助电制动方式，尤其是当出现紧急情况时，必须同时采用三种制动方式进行控制，从而实现对车辆速度的有效控制，保障车辆运行的安全性。再生制动与电阻制动的制动原理相似，主要利用电机反向磁场产生的电磁力作为电制动力。再生制动和电阻制动的区别是发电机发出的电能消耗在电阻上时是电阻制动，反馈到电网是再生制动。再生制动和电阻制动都是利用铁路制动电磁铁和轨道电磁制动器来实现车辆制动的，而机械制动利用的是摩擦力的作用，借助压缩空气提供动力而实现对车辆的制动。通常情况下，地铁车辆先进行再生制动，在此过程中，制动牵引电机将动能转化为电能，并将转化的电能并入电网，将再生电能传递给其他车辆，通过动能与电能之间的转化实现其他车辆的电阻制动。在地铁车辆运行中，这三种制动是相互配合、共同作用的，为地铁车辆的安全运行提供保障。
1.2构成
地铁车辆电气牵引系统的构成部分主要有高压箱、制动电阻、牵引电阻器、牵引电动机及避雷器等。其中，高压箱主要由高速断路器、主隔离开关和充电设备构成。通常情况下，为了确保电气牵引系统中牵引和辅助逆变器的正常运转，地铁车辆往往会配置两台受电弓，采用“一用一备”的形式为地铁车辆的动力单元提供高压电源，从而为地铁车辆的安全稳定运行提供保障。电气牵引系统中牵引逆变器的输入端配有支撑电容，其主要起到缓冲的作用，从而保证电压的稳定性。同时，滤波电抗器也能起到保持电压稳定的作用，从而保证逆变器安全运行。牵引逆变器在逆变器控制箱和斩波箱控制器的作用下能将直流电转化为三叉交流电，从而实现对牵引过程中频率和电压的合理调节与控制，保证牵引系统的正常运行。
在进行牵引系统故障分析时，应该注意以下方面的要点。
地铁车辆非正常运行状态下的牵引系统故障。就地铁车辆而言，在其运行状态为过载时，其会进入非正常的运行状态。非正常运行状态的多发时间为上下班的高峰期、启动停止过程及位于三轨无电区，在这些时间段，地铁车辆的负载与正常状态相比，显著增加。此外，电网中的电流和电压出现波动，都会引起牵引系统过载过流保护，从而破坏地铁车辆的电气系统正常工作。
2.电气控制系统
2.1.牵引控制
列车ATO装置或者司机控制器向牵引逆变器发送牵引命令以及给定值，然后综合从制动控制装置接收到的信号，对列车实施牵引与控制。由于牵引系统配备有限速装置，待列车超过限定值时，系统将会自动封锁牵引力，此时牵引力降为0，直到速度符合标准以后再恢复。此外，当切除ATP时，系统也能发挥限速功能。除此之外，这一系统还能发挥高加速功能。在进行坡道救援时，此系统可以输出平时黏着系数1.15倍的牵引力，这样列车便能将停在最大坡道的故障列车推开，进而疏通铁路通道。列车还具有洗车运行模式，开启此模式后，列车能在限速内自动控制牵引系统，根据列车的时速自动切除与施加牵引力。
2.2.交流传动控制
牵引交流技术作为地铁车辆电气牵引技术的一项重要内容，其以大功率的半导体器件为基础，对地铁车辆输出牵引力。目前，常见的变流技术除了牵引交流技术外，还包括冷却技术、隔离技术、光纤传输技术及低压母排技术等。这些技术都在地铁车辆电气控制系统中发挥着尤为关键的作用，合理应用这些技术，不仅能确保地铁安全地进行牵引工作，还可以较好地完成直流能量的交换。总之，交流传动控制技术是一种以逆变器为基础的集合技术，通过综合传动系统故障诊断与保护技术、电机控制技术等，能实现对电流互相影响的控制。此外，在地铁车辆运行期间，经常会出现线路复杂的问题，此时合理使用交流传动控制技术，便能有效解决这一难题。交流传动控制技术的使用充分发挥了异步牵引电机控制的作用。地铁车辆对运行与牵引控制的要求比较高，而交流传动控制技术不仅满足了地铁安全运行的标准，还达到了牵引控制的要求。
2.3.电制动控制
地铁车辆的制动方式为空气制动及电制动混合，其中电制动包括电阻制动与再生制动。根据地铁车辆对制动力的要求，运行系统通常会优先选择电制动力，以便有效降低闸瓦磨耗并节约电耗。电制动时，优先使用电网吸收再生能量，VVVF控制单元（牵引控制单元）连续监控电网状态，检查能量的吸收状况。当电网吸收电能能力不足或不能吸收时，电网电压（滤波电容端电压）会升高，牵引控制单元根据滤波电容器端电压情况，控制制动斩波器的开通。如果电网电压超过1700V，斩波控制器开通，制动电阻投入工作，将多余的能量转换成热能排除掉。如果电制动力失效或者达不到要求时，由空气制动控制装置控制投入空气制动进行补足或替代。
2.4.电气控制模式
在地铁车辆实际运行期间，发动设备会受到多方面因素的影响，进而对牵引逆变器带来不同程度的阻碍。此时，应综合控制设备多方面的内容，以满足地铁车辆高速运行的要求。首先，通过对地铁接受到的工作指令进行整合，可以达到高效操作设备的目的，且在电气牵引的基础上实现更好的控制操作，这能在一定程度上提高车辆运行效率，防止车辆运行出现安全风险。其次，对地铁车辆的运行速度进行控制，可以较好地满足安全运行的需求。同时，还可以通过地铁设备的内部电控模式，达到有效管理移动范畴内的地铁运行，确保列车运行的安全稳定的目的。实施电气控制能有效保证地铁安全行驶，在合理范畴内控制地铁运行效率，防止出现超速等运行问题，解除地铁运行的安全隐患。
3.结束语
综上所述，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，车辆通过控制电路与设备，并通过两者的配合给车辆提供牵引力保证车辆实现运行。在实现车辆运行的过程中，由于电气控制的作用为车辆运行提供了平稳的牵引力，使车辆安全平稳地运行，同时也只有电气制动控制才能有效地实现车辆制动。电气牵引系统在车辆运行的过程中为车辆持续提供电能以此保障地铁车辆的正常运行。那么要想保证地铁车辆安全可靠地运行，对该系统的维修和维护就十分重要。日常加强对车辆系统的检修和维护是非常重要的也是保证车辆低故障率的关键。
参考文献
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