地铁车辆电气系统中的牵引与辅助系统故障检修分析

胡俩

摘 要：笔者将以电气系统中的牵引与辅助系统构成为出发点，分别探究地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障分析与检修，以供相关人士参考。

关键词：地铁车辆；牵引与辅助系统；故障检修

1 地铁车辆电气系统中的牵引与辅助系统的构成

1.1 牵引系统构成

第一，线路滤波器：平滑输入电流是线路滤波器的主要作用，抑制接触网与车辆间相互干扰，避免车辆遭到接触网的影响。与此同时，线路滤波器具有保护车辆变电所断路器断开的功能，即使突然发生接地故障，牵引系统其他设备所受到的损坏不大。

第二，高速断路器：逆变箱是安置高速断路器的场所，主要用于保护因接地、短路等产生的过流情况，达到与变电所协调的效果。

第三，牵引逆变器：逆变桥、DUC控制板、GDU单元以及支持电容等是组成牵引逆变器的重要部件。

1.2 辅助系统构成

第一，蓄电池组：蓄电池组由若干个额定电压电池单元组成，且包括以下几种蓄电池保护方式：首先，蓄电池充电器控制充电电压；其次，保护充电过程中的过电压与过电流，且隔离蓄电池与充电器；最后，蓄电池分断接触器，迫使蓄电池与负载处于隔离状态。

第二，DC/AC逆变器：DC/AC逆变器亦称之为辅助逆变器，架空接触网是辅助逆变器受电方式，以达到辅助电源的效果。

第三，DC/DC变换器：DC/DC变化器亦称之为蓄电池充电器，属于直流供电。一般而言，蓄电池充电器有两个或两个以上。在此情况下，若一个蓄电池充电器出现故障，其他蓄电池充电器将继续工作，为车辆运行提供保障。

2 牵引系统的故障分析与检修

2.1 故障分析

首先，非正常运行状态：地铁车辆在处于制动、过三轨无电区、启动状态下，若是在上下班车辆运行高峰期，易出现过载现象。在此情况下，易发生车辆制动问题，迫使电网电流与电压波动较大，致使继电器保护装置出现误动作，损害地铁车辆电网系统。

其次，非金属性短路故障：顾名思义，非金属性短路故障即在非金属性状况下发生的短路故障。受地铁车辆运行时间增加的影响，支撑件上会出现污秽等现象，或者绝缘支座绝缘保护出现老化等问题。

最后，金属故障：金属故障即以钢轨和三轨为媒介发生的金属接触。例如，在停电检修供电系统过程中，工作人员忘记将放置于钢轨和三轨间的金属工具带走，致使钢轨与三轨间发生直接短路故障。

2.2 故障检修

故障仿真分析是地铁车辆牵引系统的检修方式。供电臂原理牵引变电所远端是牵引故障发生的主要位置，利用仿真分析方式，研究近远端断路故障，进而获得近远端馈线电流，得到电流变化情况，即故障距离越小，电流越大，故障点离接触网末端越近，电流上升速度越缓慢。在故障仿真分析中，将相关参数设置如下：地铁车辆在0.05s时启动，且到0.11s时分别将远端故障模拟实验设置于2km和3km处，达到模仿实际短路情况的目的。在分析直流馈线电流仿真结果的基础上，获得指数函数。在故障仿真分析过程中，有效掌握直流馈线的电流大小与变化情况，判断牵引系统运行状态，达到检修效果。

3 辅助系统的故障分析与检修

3.1 故障分析

第一，电容器故障：铝电解电容器具有稳压作用，主要安装至逆变器内部。在电容工作基础上，铝电解电容器的氧化膜易受到损害。铝电解电容器具有一定自愈功能，但若破坏速度超过自愈速度，氧化膜则会遭到破坏，影响电容器正常运转。

第二，电力半导体器件故障：强烈电浪涌是逆变器的工作环境，然而，电力半导体器件失效是造成逆变器发生故障的关键因素。

第三，弱电半导体器件故障：逆变器中包含多个弱电半导体器件，一旦其中一个发生故障，将导致整个系统性能下降，影响系统正常运行。其中，静电损伤失效、机械过应力失效以及温度失效等均是导致弱电半导体器件发生故障的原因。

3.2 故障检修

神经网络故障诊断法是辅助系统故障检修的主要方法，具体而言包括两方面内容。一方面，训练创建网络，即将辅助系统信息样本传输至未训练的网络中，采用ANN训练方式，对此数据、信息进行训练，在自学基础上，获得诊断网络效果。另一方面，网络诊断，在神经网络基础上，开展向前计算工作。以特征提取和预处理为依据，处理辅助系统中的样本信息和相关故障数据，并开展故障检测工作，达到检修目的。

4 小结

综上所述，为保证地铁车辆电气系统安全运行，以科学技术为指导，分析电气系统中牵引系统与辅助系统发生故障的原因，采用行之有效的措施，高效处理牵引系统与辅助系统故障，提升其检修水平，为地铁车辆安全、有序运行提供保障。

参考文献

[1]白海波.地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修[J].科技与创新，2014，（10）：27-28.

[2]范伟媛.论述地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障检修[J].科学中国人，2015，（14）：5.

[3]杜芳.地铁机车建模及直流牵引供电系统故障分析[D].北京交通大学，2010.

[4]许帅帅.地铁车辆故障信息统计分析及检修策略优化[D].西南交通大学，2013.

（作者单位：南京地铁运营有限责任公司）