地铁牵引供电系统分析

摘要：在城市交通运输压力不断上升的压力之下，地铁轨道交通成为了一种具有较强稳定性和运载能力的代步工具，在许多一二线城市当中都有大规模的建设规划。地铁车辆在运输过程中需要有专门的牵引供电系统来提升运行动力，根据交直流等不同的供电模式，其应用特点和车辆控制上存在一定的差异，必须要予以重视并做好系统安全保障。基于此，以下将介绍地铁车辆牵引供电系统的基本结构组成，根据其车辆牵引运行控制过程要点等，进行地铁车辆的安全性分析。

关键词：地铁；牵引供电系统；分析

引言：

随着城市轨道交通事业的快速扩张与发展，地铁交通由于充分利用了地下空间形成了较好的交通负荷分担，具有环保、便捷的应用优势。在地铁车辆的运行过程中，需要有牵引供电系统对其运行形成基础保障，常见的牵引模式为交流供电系统，在部分特殊线路当中也会采用直流式系统进行线路的运行和保护。技术人员需要重视对于地铁牵引供电系统的分析和应用，通过高效、科学的应用控制和系统检修等来保证地铁车辆的运行安全，不断促进我国城轨交通事业的发展。

一、地铁车辆牵引供电系统的组成概述

（一）直流牵引供电

在地铁车辆的直流供电系统当中设计了一些线路保护功能，包括了过热报警、电流监测等。首先，在牵引供电系统当中有专门的运行传感器，可以对当前的线路发热情况进行实时监测，在接触网部分若存在过热现象则会立即通过信息的采集、分析和传输进行劲爆，相应的保护装置会根据过热位置进行供电的切断，通过自锁的方式来规避线路短路等问题的出现[1]。由于电路短路情况下电缆线路的损耗会出现剧烈增加，通过切断保护可以有效排除火灾、触电等二次事故的发生。其次，在直流牵引供电系统当中设计有电流的传感监测设备，如DDL可以通过监测分析线路电流的变化趋势，在进行供电配置、设备保护等方面具有重要意义，大大提升了线路的速动性，避免大电流负载造成的牵引线路运行压力。

（二）交流牵引供电

由于交流供电牵引的运行模式可以更好地满足城市地铁高负荷运输的需求，因此，该线路的供电模式研究更值得广泛关注和深入开发。常见的交流时牵引供电系统的标准工作电压为110kV、220kV等，通过三相电压的连接供电可以更好地实现地铁线路的电气化水平，其中的单向电臂连接供电可以分为两路电路，其额定电压可以达到27.5kV[2]。由于地铁车辆本身的运行线路长、车辆负载大、牵引供电的需求度高，交流供电系统的功率则较为适用。在地铁牵引供电系统的中压段中，需要通过变压调控将为110kV、220kV的电压调整为35kV，这个电压的参数更适合于地铁车辆的运行需求，对于保证供电的稳定和电气控制的安全等都具有积极意义，在实际布线时可以按照单线、多线等不同的形式进行连接。

二、地铁车辆牵引供电系统的运行控制分析

（一）车辆制动控制

在地铁车辆的运行过程，需要经历加速、减速和制动等多个控制环节，这些操作都需要结合牵引供电系统来予以实现，其中的制动环节对于控制精度的要求较高，这是由于地铁车站设计的固定性而产生的要求，必须要形成有效控制来保证车辆运行的安全稳定。在地铁车辆的牵引供电系统当中，通过通电调控可以对车辆和轨道形成电磁控制，这部分能量可以通过能量向电能的相互转换来实现循环，体现了地铁车辆控制的环保性[3]。由于在实际运行中产生的摩擦阻力、能量损失等问题，在进行地铁车辆的制动控制是需要按照再生制动、电阻制动的顺醋进行，更有利于强化车辆制动效果的耦合效果，有效实现了车辆的精准制动和高效的能量转化。

（二）电气矢量控制

在地铁车辆的电气系统运转与控制过程中，为保证其运行的可靠与安全，需要通过矢量控制的方式来强化系统响应的精准度。在电气系统当中，将不同的控制环节都转化为了矢量矩阵模块，在运行的过程中可以更好地排除信息发送过程中产生的失真变形问题，车辆的防冲击效果更好地，对于提升地铁车辆运行平稳度具有积极意义。在地铁车辆运行的牵引手里过程中，若不考虑车轮与轨道之间的影响性，直接增加牵引力可能会出现轮轨相对空转问题，而在矢量控制的操作下，牵引供电系统可以更好地与电控混合形成并行，有力地提升了轮轨之间粘着效果[4]。电气矢量控制系统的实现和牵引供电系统的稳定运行之间有十分密切的联系性，特别是在电机控制当中必须要保证操作精准与响应可靠，对于提升地铁车辆的安全性有重要影响。

（三）交流传动控制

在地铁车辆的牵引供电系统当中应用了许多交流牵引设备，其中的换向器和电刷零件被充分简化，搭载车辆的应用会更加便捷可靠。在交流电机设备的应用当中，可以对转子不进行绝缘处理，设备的应用操作会更加简单，运行的稳定性得到了较好的提升。在交流牵引系统的传动控制当中，需要使用逆变器来辅助进行电压、频率等的控制，特别是在电机的转速调节上更加灵活可靠，牵引系统和地铁车辆之间的连接线路得到了简化，可以持续性地保持高稳定输出状态。在地铁车辆的牵引运行当中，还可以实现恒流控制，这对提升车辆的平稳度有很大意义，在加速和减速的过程中，车辆的牵引受力会更加恒定。交变系统的运行调控范围较广，在进行电压控制时要和频率之间形成稳定的数学关系，避免系统出现励磁现象，影响地铁车辆的运行。

三、地铁车辆牵引供电系统的安全性分析

（一）供电检测系统

为提升地铁牵引供电系统的安全性，必须要在其中搭载必须要的监控探测设备，更有利于保证车辆的安全稳定，规避各类风险隐患造成不良社会影响。首先，在供电检测当中需要能够对全部线路的运行状态形成监测，一旦发生故障能够立即进行定位和回传，需要有线通信、无线通信系统的协同应用，避免单一线路中断后造成的失联失控问题。其次，牵引供电系统当中有紧急照明功能，主要是通过设计独立电源进行供电，把紧急系统和常规系统之间形成了一定的分隔，使其功能性有较好的互补作用，保证了断电时可以实现照明。最后，烟感报警器、通风控制都属于地铁系统当中较为重要的安全防护装置，当有火灾危险时可以远程调控通风系统以保证换气效果，为事故救援形成了较好的保证。

（二）设备定检维护

地铁牵引供电系统内包含的设备种类较多，在长时间服役运行的影响之下可能会出现故障损坏的情况，必须要通过定检维护的方式来保证牵引系统的可靠与安全。在牵引供电系统当中，需要重视变电控制、线路传输、车辆运行等多个环节，技术人员需要按照其特性和寿命来规划检修周期，完善检修记录来预防潜在风险事故。另外，由于地铁车辆的牵引电力和城市电网之间形成的连接，在供电与应用的过程中需要重视电网的平衡调控问题，特别是在一些较为复杂的车辆牵引应用过程中，需要对地铁牵引线路进行实时监控，在主变电线路当中分别完成牵引供电和运行管理两方面的有效控制，不断提升地铁车辆牵引运行的可靠度。

四、结束语

地铁车辆的应用当中，牵引供电系统是最重要、最基础的环节之一，必须要加强重视并保证其运行的安全稳定。针对直流牵引和交流中压这两种不同的供电系统而言，其运行的特点和要求存在一定的区别，特别是在电缆线路的供电出现故障问题是，可以通过交流系统的全线牵引来实现供电，有效规避了由于供电异常而造成的地铁车辆停运等问题，对于形成可靠性带来了重要影响。在供电系统的日常应用中，需要加强定检维护工作来保证各个零件设备的基础功能。

参考文献：

[1] 何秋泠.浅析高速铁路牵引供电系统健康状态综合评估方法[J].电气时代,2022(06):45-49.

[2] 李道德,刘长利,张韬.高速铁路牵引供电故障对动车组运行影响及应急处置研究[J].铁道运输与经济,2021,43(11):82-88.

[3] 李洁,解绍锋,陈祯怡.城轨三相交流牵引供电系统中心变电所可靠性分析[J].电气化铁道,2021,32(05):80-85.

郭佳椿.地铁供电系统可靠性与安全性的分析方法及影响因素[J].光源与照明,2021(08):135-137.