地铁车辆电气牵引传动控制方法研究.pdfVIP

其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。——《论语》

地铁车辆电气牵引传动控制方法研究

摘要：随着社会经济的发展、城市规模的扩大,为了提高城市交通运营水平、

更好地解决交通堵塞问题和民众出行困难问题许多大中型城市纷纷选择将城市轨

道交通作为城市公共交通的重要组成部分。以地铁为“骨架”,以公交车、出租

车为“毛细血管”的公交网络将成为城市公共交通的主要运营方式。城市轨道交

通具有运送量大、速度快、污染少等优势,其作用越重要,一旦发生故障或事故的

后果也越严重。交通事故不仅严重影响市民的正常出行,还会造成生命和财产的

重大损失。因此,人们对轨道交通系统可靠性和安全性的要求也越来越高。为了

防止和减少事故、保证车辆正常运行,对轨道车辆的牵引系统进行可靠性分析、

确定牵引系统的薄弱环节,对地铁车辆的可靠性设计以及车辆维修具有重要意义。

关键词：地铁车辆；电气牵引；传动控制；方法研究

引言

传统地铁牵引供电技术方案是在牵引变电所设置二极管整流机组[1]和再生

电能利用装置：二极管整流机组负责牵引供电，其输出的电压波形为固定的下垂

特性曲线，各牵引所的输出功率由机车位置、取流状态、线路阻抗自然分配，不

受控制；列车制动时，牵引网电压升高，再生电能利用装置吸收列车的再生制动

电能。柔性直流牵引供电技术（简称柔直供电）是采用双向变流器装置[2]替代

二极管整流机组和再生电能利用装置，通过一定的控制策略协同各牵引所的双向

变流器装置，调节牵引所输出电压及特性，对牵引用电潮流进行实时、动态管控；

提高牵引供电电压及供电能力，调节各牵引所功率分布，提高中压交流网络供电

质量。

1城市轨道交通牵引系统研究

1.1牵引系统简介

其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。——《论语》

牵引系统是地铁车辆可靠运行的关键电气系统,一旦发生问题,地铁动力来源

会受到影响,将使得列车牵引制动的能力大大降低甚至牵引失败,会导致列车无法

准时到站以至于造成地铁运营异常甚至停运、乘客滞留、交通拥堵等问题。牵引

系统可靠性是指在规定行车条件下,牵引系统能够在规定行车时间内正常、稳定

完成列车牵引制动功能的能力。可靠性评估是保证列车牵引系统安全、可靠运行

的重要手段。牵引系统如果在行驶中发生某部件或子系统性能降低,而在维修过

程中又没有对该部件或子系统进行详细检测,将增大牵引系统运行风险,造成不必

要的经济损失。可靠性预测是提高牵引系统检修水平、优化检修计划的有效手段。

若能在牵引系统发生故障之前预估故障可能发生的大致时间,对系统性能仔细检

测评估并修正潜在的不可靠性因素,就可以提高列车运行安全性和提高经济效益。

可靠性评估之后获得的经济效益往往能达到评估费用的3~9倍。目前,国内对地

铁车辆电气系统的检修大多基于经验实施,按照其行驶里程或安全运行时间来制

定相关检修计划。

1.2系统可靠性理论

聚焦可靠性在内容方面表现为五个层面,具体是可靠度、规定条件、使用条

件、产品、规定时间。聚焦可靠性存在的指向,往往是服务于产品可靠度。其中,

产品是指具体的分析对象。该词汇本身存在着一定宽泛性,涵盖类型众多,可以是

牵引系统中的控制开关、IGBT、制动电阻等独立元件,也可以是组件、接收器、

子系统等设备,甚至是整个设备。当以地铁牵引系统作为分析对象时,需要关注其

现实机理,明确维护策略和人为判断因素。规定是指研究对象的操作条件、工作

环境、存储运输、使用维护等。这些控制条件的变化对可靠性有重大影响。规定

时间通常用于评估可靠性的时间指标。因为评估主题可靠性是时间调整的定义,

所以时间可以是不同的区间,也可以是将另一个指标分配给予时间对应的值,例如

服务周期、使用