地铁车辆电气系统及其故障系统分析

刘尚帅 李春革

沈阳地铁集团有限公司运营分公司

地铁车辆电气系统及其故障系统分析

刘尚帅 李春革

沈阳地铁集团有限公司运营分公司

随着我国地铁车辆的日趋完善，乘坐地铁出行已经成为很多城市居民的首选工具。最近几年地铁电气系统的故障时有发生，文章针对电气设备在使用过程中出现各种各样的故障，论述了工作人员如能迅速找到故障原因，并排除故障，对提高劳动生产率，减少经济损失和保障安全生产都具有重大意义。

地铁车辆；故障分析；电气检修

城市轨道交通运营是一项较为复杂的系统工程，其安全保障工作涉及众多设备，而在运营过程中所出现的设备故障中，以电气设备故障所引发的灾害频率更大、危害性也更高。工作人员如能有效预防或及时找到故障原因，并排除故障，最大限度地消除安全隐患，将能够更充分满足地铁列车的驾驶任务。对提高设备利用率，防止故障的发展恶化和减少经济损失都具有重大意义。

1 车辆电气系统中部件特点

1.1 车辆概论

沈阳地铁一号线采用的是国产化B型车，车辆编组是三动三拖，编组为+Tc-Mp-M-T- Mp- Tc+，即二车、三车、五车为动车(有牵引电机，可以提供动力)，一车、四车、六车为拖车，没有动力。

列车牵引系统和列车诊断系统采用的是日本三菱公司的产品，制动系统采用的是德国克诺尔公司的控制产品，车门采用的是北京博得公司的产品。整车由长春客车厂和大连机车车辆有限公司组装。

1.2 受电弓

DC1500V电源是通过受电弓从架空电网上得到的。受电弓安装在车顶。电流经由受电弓端子流到车底架下部的高速断路器(HB)。受电弓通过压缩空气进行升降，由电磁阀控制。如果主风缸压缩空气压力过低，升弓泵就会启动打风，从而将受电弓升起。

1.3 高速断路器

为了使牵引系统与直流1500V供电电源连接或断开，在每个动车装有一台高速断路器。集成安装在箱中的主要优点是：可以节省车下空间用于其他设备安装，并且使HB与外界环境隔离。高速断路器安装在受电弓与VVVF(牵引逆变器)之间，能高效地保护由于短路、接地等造成的过流，其保护范围与变电所保护协调。它的限流特性和高速切断能力能防止由于短路或过载而引起的损坏。高速断路器HB的分断能力是双向的，所以它能从电网隔离设备也可以在再生制动过程中隔离，并且对地有很高的绝缘等级，高的分断能力，短的响应时间，不受气候条件的影响，具有长使用寿命。

1.4 制动系统

沈阳地铁一号线采用的是苏州克诺尔公司的制动系统产品，主要组成为：空气压缩机、网关阀，智能阀等。

沈阳地铁一号线电客车的六节编组中，每个车厢都有一个网关阀和一个智能阀，网关阀控制一位端转向架，智能阀控制二位端转向架，网关阀负责与列车总线进行通讯。

列车制动系统采用的是电-空混合制动，在列车高速运行中时，如果列车进站需要制动，首先动车的牵引电机将由电动机转化为发电机，电流通过VVVF(牵引逆变器)变成1500V直流通过HB(高速断路器)回馈架空电网，此时动车速度降低，但此时动车的闸瓦并没有动作，而此时由于拖车没有牵引电机，而列车各个车厢要保持一致的速度，列车控制系统会发出控制命令，拖车的闸瓦接触踏面，降低拖车的速度，从而使列车各个车厢的速度保持一致，这样有助于延长车厢之间连接的车钩寿命。当列车的速度进一步下降，牵引电机的电流达不到网压时，牵引电机的电流通过制动电阻变成热量散发掉；列车速度进一步降低时，全列的闸瓦开始动作，这时列车的制动就完全变为空气制动。

当列车出现紧急情况时，司机控制台上有专门的紧急制动按钮，当司机按动紧急制动按钮时，列车控制系统会直接给出空气制动的指令，闸瓦迅速动作，从而使列车在短时间内迅速停车。

在列车进站挺稳后，列车控制系统会给出保持制动的指令，从而防止电客车溜车。而当司机发车，司控器给出牵引指令后，保持制动自动缓解，无需司机进行任何操作，从而列车建立牵引，可以动车。

2 车辆电气系统的故障查询

当地铁车辆出现电气故障不能工作时，应通过查询司机故障报单及列车控制系统的故障履历等了解车辆的各种情况。这是修理地铁车辆中非常重要的一步，也往往是容易被修理人员忽视的一步。这也是在修理过程中经常容易走弯路的重要原因。地铁车辆的管理者和司机是最了解车辆状况的人，向司机和地铁车辆运用发生故障时的在场人员了解故障时的情况，是列车刚刚启动时就产生的异常，还是运行一段时间后产生的异常。是明显存在的故障现象，还是时有时无的故障现象，故障的外部表现，大致部位，发生故障的环境，是否靠近明火或在蒸汽等热源，有无腐蚀性气体侵蚀，有无漏水漏液等，这些条件均会使绝缘损坏或是导线或是零件损坏，引起故障。是否有人修理过，有无修理的原始记录，修理的内容是什么？最好看原始记录，以便找到合理的途径，也好对故障进行分割，而找到正确的产生故障的原因，以便采取正确的修理方案。同时，还应了解故障前后车辆的状态及司机做出了什么应急处理措施，行车调度给出了什么处理意见，故障是是偶然的还是断续发生的或直到后面发展严重的情况，应及时作好记录，这将有利现在和以后的检修。

运行中的故障若为：制动系统故障，即某一个阀报故障，用网关阀举例说明，网关阀会用自身的通讯模块将故障代码传到列车诊断系统(TMS)，TMS系统显示屏会显示故障代码，司机报告行车调度员并进行初期故障处理，调度员也将根据故障情况决定列车是否维持运行，是否下线回库由专业技术人员进行处理；若故障严重致使列车无法运行，则启动三方通话程序，由更专业的技术人员与司机进行沟通，指导司机进行故障处理，尽快使列车故障恢复。发生重大故障而无法修复时，列车将清客并退出服务，进入正线存车线，待运营结束后回段检修。

3 结束语

地铁车辆电气系统故障是一个十分值得关注的问题。工作中一方面应注重对故障前瞻性的研究，优化故障处理程序、加大规章培训、演练的力度；另一方面，应通过对故障事件的分析总结，使工作人员故障处理水平实现质的飞跃。在遇到电气故障时，能准确查明故障原因，合理正确地排除故障，为安全运营提供充分保障。

[1]王玉宝. 城轨车辆交流传动系统简析，硅谷，2010年19期

[2]陶生桂，胡兵.城市轨道车辆电气传动系统发展综述，电力机车与城轨车辆，2007年02期