陳文逸

摘要：本文主要分析了地鐵牽引系統(tǒng)控制方法，其次闡述牽引系統(tǒng)的比較與實(shí)際選擇，通過比選分析以期進(jìn)一步提高地鐵牽引系統(tǒng)運(yùn)行控制的可靠性。

關(guān)鍵詞：地鐵牽引系統(tǒng);控制方法;車控;架控

1研究地鐵牽引系統(tǒng)的控制方法

現(xiàn)階段，地鐵車輛牽引系統(tǒng)控制多采用三種型式，即車控、架控和軸控。具體選擇，應(yīng)結(jié)合地鐵車輛的項(xiàng)目編組情況、技術(shù)性能、造價(jià)成本以及線路條件等因素確定，以提高系統(tǒng)運(yùn)行控制的可靠性。通常情況下，由于地鐵車輛每輛動(dòng)車裝設(shè)有2臺(tái)轉(zhuǎn)向架，因此，轉(zhuǎn)向架要配置2根動(dòng)軸，動(dòng)軸要配置1臺(tái)牽引電機(jī)。當(dāng)每輛車的2臺(tái)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架與4臺(tái)電機(jī)均為牽引逆變器負(fù)責(zé)控制，即牽引系統(tǒng)車控方式。當(dāng)牽引逆變器控制對(duì)象為：1臺(tái)動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的2臺(tái)電機(jī)，即為架控方式。當(dāng)牽引逆變器控制對(duì)象為1根動(dòng)軸的1臺(tái)電機(jī)，即為軸孔方式。對(duì)于牽引逆變器來說，采用車控方式每輛動(dòng)車只需布置1臺(tái)逆變器。架控，逆變器可由兩種方式配置，其一，1個(gè)較大逆變器箱中2個(gè)較小的逆變器以集成狀態(tài)模塊控制。每個(gè)模塊控制對(duì)象為：1臺(tái)轉(zhuǎn)向架2臺(tái)電機(jī)。此型式運(yùn)行使用的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：集成度高且質(zhì)量較輕。其二，每輛車設(shè)有2臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行的牽引逆變器箱，以分別狀態(tài)對(duì)每臺(tái)轉(zhuǎn)向架的電機(jī)進(jìn)行控制。軸孔，因受車輛底部空間影響，多設(shè)置有2個(gè)逆變器箱，每箱設(shè)置2個(gè)逆變器模塊。

由于不同型式的地鐵牽引系統(tǒng)控制效果不同，相關(guān)建設(shè)者應(yīng)結(jié)合地鐵實(shí)際需求進(jìn)行選用。以下內(nèi)容為地鐵牽引系統(tǒng)的控制比選分析，以期為業(yè)內(nèi)建設(shè)人員提供一些理論依據(jù)。

2關(guān)于地鐵牽引系統(tǒng)的控制比較

以地鐵車輛故障運(yùn)行能力與冗余性因素為例，來對(duì)比牽引系統(tǒng)控制方法。（1）車控方式，因部件故障而對(duì)整車故障造成影響的概率較低，所以，每節(jié)動(dòng)車設(shè)置有1臺(tái)牽引逆變器。但是當(dāng)逆變器發(fā)生故障后，所處車廂就會(huì)失去全部動(dòng)力。如列車動(dòng)拖比為1：1，就會(huì)導(dǎo)致動(dòng)車數(shù)量與拖車數(shù)量比低于1：1。此時(shí)，列車處在故障條件下運(yùn)行能力不高。（2）架控方式，由于與車控方式相比增設(shè)了1臺(tái)逆變器，車輛故障點(diǎn)增加，因此，受部件故障導(dǎo)致整車發(fā)生故障的概率較大。當(dāng)1臺(tái)逆變器發(fā)生運(yùn)行故障，所處車廂會(huì)失去50%的動(dòng)力，在故障運(yùn)行能力上比車控方式好。（3）軸孔方式，與車控方式相比增設(shè)了3臺(tái)逆變器，存在車輛故障點(diǎn)增加問題。但是當(dāng)1臺(tái)逆變器發(fā)生運(yùn)行故障，所處車廂只失去了25%動(dòng)力，不會(huì)對(duì)處在故障條件下的列車牽引能力造成很大的影響[1]。由此可見，當(dāng)車輛處于故障運(yùn)行條件下，車控方式的故障運(yùn)行能力不高;軸孔方式的故障點(diǎn)增加，但運(yùn)行能力好，冗余性高。

在車下設(shè)備布置因素下，車控方式因僅設(shè)置1臺(tái)牽引逆變器，具有設(shè)備少，底架設(shè)備操作空間充足以及布置合理性高等特點(diǎn)。而架控與軸孔，因使用設(shè)備較多，且尺寸大，車下設(shè)備空間受限程度較高。如表1所示，為3種牽引控制方式下車下主要設(shè)備的配置情況。

表1動(dòng)車車下主要設(shè)備配置情況

項(xiàng)目 車控 架控 軸控 質(zhì)量（kg） 長(zhǎng)×寬×高（mm）

牽引逆變器 1 2 4 990（車控） 2250×1800×520

720（架控） 1964×1650×573

制動(dòng)電阻 1 2 4 560（車控） 2013×942×665

430（架控） 2400×1750×680

從表中可以看出，同一動(dòng)車環(huán)境下，與車控相比，架控的車輛牽引逆變器與制動(dòng)電阻在行駛方向上應(yīng)增加2m左右。而軸孔，車下設(shè)備較多，需要移動(dòng)至其他位置才可滿足空氣使用要求。

擴(kuò)編因素，以某項(xiàng)目車輛初期編組為4節(jié)，后期需擴(kuò)編至6節(jié)。初期牽引采用架控，如新增牽引系統(tǒng)也用架控，就會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力配置存在過分冗余問題，無法將列車配置性能充分發(fā)揮出來。此外，除了牽引系統(tǒng)控制復(fù)雜難度增加，擴(kuò)編還涉及門系統(tǒng)、PIS系統(tǒng)以及諸多更改軟件等方面。如考慮后期擴(kuò)編，可通過重聯(lián)來進(jìn)行調(diào)整。如增購為6節(jié)編組列車，其牽引系統(tǒng)可采用車控方式。

基于制動(dòng)系統(tǒng)配合因素上，因當(dāng)前地鐵車輛采用電空聯(lián)合制動(dòng)，所以，牽引系統(tǒng)控制方法也與制動(dòng)力分配、制動(dòng)系統(tǒng)配置有關(guān)。如，當(dāng)牽引為架控，制動(dòng)為車控時(shí)，會(huì)在1個(gè)轉(zhuǎn)向架電制動(dòng)力失效情況下，增加空氣制動(dòng)，以避免因制動(dòng)力疊加過大而導(dǎo)致車輪出現(xiàn)抱死問題。特殊情況下，需要對(duì)故障車另1臺(tái)轉(zhuǎn)向架電制動(dòng)力進(jìn)行切除，這就導(dǎo)致電制動(dòng)力出現(xiàn)浪費(fèi)問題，同時(shí)還增加了機(jī)械制動(dòng)的磨耗。故，此配置方式很少采用。而牽引車控，制動(dòng)車控，單節(jié)逆變器故障由空氣制動(dòng)負(fù)責(zé)全部制動(dòng)力，不會(huì)出現(xiàn)疊加問題。

3地鐵牽引系統(tǒng)的選擇

從上述地鐵牽引系統(tǒng)比較分析中可以看出，系統(tǒng)選擇與動(dòng)拖比與列車編組密切相關(guān)。目前，國(guó)內(nèi)地鐵車輛多采用3、4、6、8節(jié)編組形式，而國(guó)外投標(biāo)項(xiàng)目列車多為3輛編組鉸接式車輛?；趪?guó)外投標(biāo)項(xiàng)目列車每輛車由2個(gè)鉸接單元組成，每輛車設(shè)置3臺(tái)非動(dòng)力轉(zhuǎn)向架，其他為動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的情況。相關(guān)建設(shè)者綜合以下條件進(jìn)行比選：

因列車動(dòng)拖比為2：1，動(dòng)力配置冗余性高，能夠根據(jù)線路黏著將列車牽引性能發(fā)揮出來。采用架控就可滿足不同工況對(duì)黏著需求。

軸控，配置存在過分冗余問題，無法充分發(fā)揮設(shè)備性能，導(dǎo)致故障點(diǎn)增加與電能浪費(fèi)。再加上，鉸接車的中心距較短，車下設(shè)備布置空間首先，增加了列車中心與軸重分配調(diào)整難度。

架控，將每輛車配置的牽引箱從2個(gè)調(diào)至1個(gè)，同時(shí)減少制動(dòng)電阻與高壓箱等設(shè)備。在降低采購成本的同時(shí)，還降低了車輛運(yùn)營(yíng)能耗所產(chǎn)生的成本。

因而，采用架控配置方案更為合理，滿足用戶需求。

值得注意的是，在國(guó)內(nèi)，8節(jié)編組列車多采用6動(dòng)2拖編組方式，因此，車控就可滿足運(yùn)行使用要求。而少數(shù)列車采用5節(jié)編組，動(dòng)拖比為3動(dòng)2拖。此時(shí)，選擇車控與架控均可滿足要求。對(duì)于線路條件不好，如長(zhǎng)大坡道等情況，則應(yīng)優(yōu)先選擇架控方式[2]。

4結(jié)語：

綜上所述，地鐵牽引系統(tǒng)控制方法的選擇控制，應(yīng)結(jié)合車輛故障運(yùn)行能力與冗余性、車下設(shè)備布置、擴(kuò)編以及制動(dòng)系統(tǒng)配合因素，來提高配置方案運(yùn)用的科學(xué)合理性。如此，在不同工況下，牽引系統(tǒng)的控制效果就不會(huì)受到很大影響，且保證列車運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]刁滿佳，楊丹楓，金文濤.廣州地鐵L型車牽引系統(tǒng)功率單元架大修維修模式[J].城市軌道交通研究，2021，24（08）：223-225+229.

[2]曹斌.地鐵車輛牽引制動(dòng)指令同時(shí)激活故障研究[J].軌道交通裝備與技術(shù)，2021（03）：42-44.