AS型地铁列车牵引系统概述

田世华

重庆市轨道交通（集团）有限公司 重庆市渝中区 400010

摘 要:随着近几年轨道交通快速发展，各大城市地铁线网越发密集。城市客流急速增长，因此对乘务人员相关专业技术要求也越来越高了，电客车司机在实际故障处理过程中，能够快速做出反应地铁列车牵引系统理论概述显得尤为重要。若因相关牵引理论知识不扎实或不足，可能会导致故障处置出错或不知如何处理。若不能及时处理很有可能会造成大规模交通拥堵，影响城市交通通行。其中地铁车辆牵引系统故障在整个故障占比中非常大。乘务相关人员要想能够快速处理故障，牵引系统相关理论概述是必不可少的。本课题主要论述地铁列车牵引理论和牵引系统设备组成。通过研究以此来提高牵引类故障处置效率。

关键词：地铁列车;牵引;设备构成;辅助系统

0 引言

随着当前经济快速发展，城市地铁交通运输在城市发展中至关重要。乘务相关人员专业技术水平将直接影响地铁运营服务质量。从地铁交通运营发展至今，城市轨道交通运营安全已经成了人们普遍关注问题。轨道交通当前成了人们选择出行的最佳交通工具了，运营安全与人们的生命财产安全息息相关。而在地铁列车运营中，牵引系统故障占比非常大且也是地铁最重要的组成子系统，仍然存在一些较大故障风险。对此，相关乘务专业技术人员需要做好牵引类相关故障诊断和应急处置，避免因故障导致地铁列车运营受阻或造成晚点。

1 地铁列车牵引力概述

AS地铁列车在运行过程中，会受到各种各样的阻力，其各阻力将影响运行效果。若用G表示作用在车辆上的所有外力，根据动力学原理：G>0时，车辆属于加速运行；在G=0情况下，此时车辆处于匀速运转或静止状态；G<0时，车辆属于减速运行。

根据受力不同分为三种：第一，地铁列车自身的牵引力—由传动装置引起的力，且与列车运行方向相同，电动列车司机可根据需要调整的力的大小和方向。也可以说是可控制的外力。第二，地铁列车运行阻力—是由于各种原因与自然条件产生的与列车运行方向相反的外力。它的作用是阻止列车运行或减缓运行直至停车。也可以说是不可控制的外力。第三，地铁列车制动力—是列车制动装置产生的力与列车运行方向相反的外力。它是电动列车司机施加制动产生的人为阻力，大小可以由电动列车司机自由控制。

1.1牵引力

牵引力的产生通常由牵引电机的扭矩通过输出轴，传动装置（联轴器、齿轮箱）最后使车辆的动轮获得扭矩。假设我们把地铁车辆吊起来离开轨道，扭矩作为内力扭矩，只是让车轮旋转运动，不能让列车平衡运动。然而，当车辆放置在轨道上时，当车轮与轨道发生有压力接触时，产生车轮作用在轨道上的可控力，该可控力引起的轨道反作用在车轮上的反作用力是使列车平移运动的外力。通过这种轨道沿列车运行方向施加到动轮轮周上的切线外力是列车的轮周牵引力，简称牵引力。

1.2车辆牵引力和制动力

地铁车辆主要采用电制动，而电制动制动力与车辆运行速度的关系是速度越低制动力越小，因此在停车和紧急制动时必须采用空气制动系统。空气制动器又称摩擦制动器。地铁列车运行时，增大制动力可以缩短制动距离，提高行车安全性，但并非制动力越大制动效果越好。制动力也和实现牵引力一样，必须遵守粘着法则。当制动力大于轮轨间的粘着力时，如牵引力，也会发生轮轨间的滑动，此时，轮子被制动钳抱死，轮子在轨道上滑动。当列车滑行时，首先会延长列车的制动距离，接着会产生车轮对踏面或轨面的擦伤。因此，电动列车司机在驾驶列车时，特别是在天气恶劣、轮轨粘着状态不好的情况下，必须特别注意。为了能够保证正常制动，制动力必须小于粘着力。

2 AS型地铁列车牵引系统设备构成

AS型车辆牵引系统主要由直流受电弓、隔离接地开关、主保护装置（高速断路器）、充放电电路、线路滤波电抗器、VVVF逆变器、三相交流鼠笼感应电动机等组成。直流受电弓将接触网获取的DC1500V直流电压引入主保护装置，通过牵引控制单元输入滤波电抗器，通过滤波电抗器向VVVF牵引逆变器提供驱动电机，最终通过接地回流轴端接地，形成转向架、车身和电路。

2.1受电弓

受电弓主要应用从接触网获取的DC1500V直流电，通过VVVF牵引逆变器逆变为三相可调的交流电用于牵引电机，满足列车牵引和列车上其他设备的电力需求。地铁列车内的所有电能通过受电弓从接触网获取，并安装在地铁列车的车厢顶部。AS型地铁主要采用单臂受电弓。

2.2熔断器

AS型地铁列车主熔断器又称高压熔断器，主要在牵引系统中的作用是保护列车高低压配电系统、列车控制系统及用电设备，避免牵引系统因短路和过电流而损坏用电设备。目前，熔断器分为高压熔断器和低压熔断器，AS型地铁列车采用高压熔断器。

2.3高压电箱

AS型地铁列车高压电箱4个，分别位于MP、M车底部。其主要作用是分离连接有接触网的车辆高压设备，利用过流（短路等）后的高速响应特性保护直流侧设备。高压电气设备主要是主要的隔离开关、高速断路器、主接触器、预充电接触器、预充电电阻、差动电流传感器、辅助三位置开关。

2.4过压吸收电阻箱

在栅极电压产生尖峰的情况下，通过斩波电路，将过电压能量通过吸收电阻转换为热能进行吸收，以免对主电路中的开关元件造成损伤。过压吸收电阻与变压变频逆变器装置组合，用于释放系统上超高电压所产生的能量。

2.5 VVVF牵引逆变器

将在接触网络上取得DC1500V直流电力逆变换为频率和振幅可调整的三相交流电，用于牵引电动机，实现直交变换牵引逆变器核心原件为IGBT，每个牵引逆变器内置8个IGBT，其中6个构成三相逆变器，2个构成过压吸收电路。该模块集成IGBT、驱动板、支撑容量、母线等部件在VVVF逆变器箱内配置牵引控制单元DCU，主要负责逆变器的控制和与列车的通信，采用矢量控制，保证地铁列车牵引力的性能要求，具有反应迅速、有效可靠的粘着利用控制和空转保护等特点。其基本功能是将接触网得到的直流电压转换为频率和电压都可调的三相交流，驱动异步牵引电机。在牵引时，通过控制内部的IGBT模块的接通断开，生成用于异步牵引电动机的三相交流电源。制动时，将感应电机产生的交流电整流为直流电，反馈给电网或制动电阻。

2.6滤波电抗器

地铁车辆滤波电抗器与VVVF牵引逆变器配合使用，是主电路的一部分；其主要用于降低逆变器发出的高次谐波电流的架线输出，防止高次谐波反馈回电网，及发生事故时控制故障电流上升的装置，装在D地铁车辆地板之下。

3 AS型地铁列车牵引辅助系统

AS型牵引辅助系统主要由辅助逆变器SIV、DC110V充电器、三位置开关、高压母线、中压母线接触器组成。4个辅助逆变器（SIV）位于Mp1、M1、M2、Mp2车厢，从高压箱1处供电。三位置开关主要有运行位置、切除位置、车间位置。设置高压母线，通过接触器并联辅助逆变器，增强可靠性。安装保险丝保护辅助逆变器。辅助逆变器SIV是为列车提供辅助电源设备，是将直流电力变为交流电的逆变器设备该电源通过接触网取得的DC1500V直流电力通过高压箱供给SIV进行逆变换，输出AC380V和AC220V的三相交流电，供给列车的空调、空压机、交流插座等设备使用。

4 结语

为了更安全更可靠的保证地铁车辆各项运行安全，乘务相关人员通过牵引理论学习，提高理论知识，以此来帮助处理故障打下基础，各个部门可以相互采取有效措施，让车地铁辆牵引子系统状态更加稳定。从而也能使电客车司机在牵引类故障处置过程中不会出现误操作或误判等情况。从而保证地铁列车运行可持续性、可安全性。

5 参考文献

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[2]贾宇恒 地铁车辆牵引系统故障处理 《湖北农机化》2020年第8期

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