地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修

余俊

摘 要：针对我国地铁车辆电气系统之中的牵引以及辅助系统的故障和检修做出了具体分析研究，在分析研究的基础上进而提出了下文中的一些内容，希望能够给与同行业进行工作的人员提供一定的参考价值。

关键词：地铁车辆 电气系统 牵引 辅助系统 故障 分析

1、牵引系统和辅助系统的特点

1.1 牵引系统的特点

在地铁车辆电气系统中，牵引系统包括以下几个方面：接地故障检测系统、牵引逆变器模块、线路滤波元件、高速断路器等。

1.1.1线路滤波器

线路滤波器主要是用来平滑输入电流，抑制接触网和车辆之间的相互干扰，进而降低接触网对车辆和其他系统的影响。线路滤波器对由车辆变电所断路器断开或雷击故障所引起的瞬时行波起到一定的保护作用，能够保证发生突然接地故障时，不至于损坏牵引系统的其他设备。

1.1.2牵引电机

牵引电机采用逆变器供电方式的三相鼠笼式一部交流牵引电动机，通常采用架承式悬挂方式。

1.1.3牵引逆变器

牵引逆变器由DUC控制板、GDU单元、逆变桥、制动斩波相、支持电容、过压保护电阻和其他辅助元件组成。

1.1.4高速断路器

高速断路器安装在逆变箱中，能够有效地保护由于接地、短路等造成的过流情况，其保护范围要与变电所的保护相协调。

1.2 辅助系统的特点

辅助系统通常包括蓄电池组、DC/DC变换器、DC/AC逆变器三部分。

1.2.1蓄电池组

蓄电池组由若干个额定电压的电池单元组成，对蓄电池的保护方式有：蓄电池充电器对充电电压的控制；高分断/低电压能力熔断器接到蓄电池的正负极；对充电时的过电压、过电流的保护；蓄电池要与充电器隔离；蓄电池分断接触器，使蓄电池和负载隔离。

1.2.2 DC/DC变换器

DC/DC变换器即蓄电池充电器，是地铁车辆的直流供电。通常设置两个或两个以上的蓄电池充电器。如果1个蓄电池充电器发生故障，将会由其他的蓄电池充电器供电，让辆继续运行。

1.2.3 DC/AC逆变器

DC/AC逆变器即辅助逆变器，辅助逆变器从架空接触网上受电，用作辅助电源，为空调装置、空气压缩机、风扇电机和车辆内的所有交流负载供电。

2、牵引系统的故障分析以及检修的方法

2.1 牵引系统的故障分析

在通常情况下，出现故障的几率相对来说比较大的便是牵引系统，然而出现这种故障的原因也是存在多个方面的，下述内容主要是对故障出现的几种情况作出了相应的概述分析，提出下文内容。

2.1.1满载或超载状态的运行

针对于地铁车辆而言，在进行运行的过程中，一般情况下将会出现制动或者是启动等方面的情况，针对于这种情况的出现而言，将会对城市交通地铁的运行带来直接的影响。然而在高峰的时候，地铁因为其载重量相对来说比较大，从而将会出现严重的失控，将会处于在非正常的运行状态下，对于这种做法而言，将会因为车辆的制动导致其电压以及电力之间出现不稳定，并且也是相当于短路的一个状态，同时也是会直接的损害到运行过程中的电网。

2.1.2 非金属性的短路故障

非金属性短路故障主要指的是发生在非金属性状况下的短路故障，例如雨雪覆盖或淹没轨道的状况。这时，雨雪可以作为供电系统在启动阶段的导体，三轨由于整体绝缘支座固定在道床上，与接地扁铜之间具有良好的绝缘效果。但是，随着地铁车辆运行时间的增加，支撑件上会出现污秽或绝缘支座绝缘保护老化的情况，由此产生的泄露电流经过绝缘支座流向接地扁铜，然后通过变电所地网重新流回变电所负极。这種由于绝缘故障导致的短路故障是非金属性短路故障中最常见的一种。

2.1.3 金属性的故障

针对于这一类的故障而言，主要表现在三轨以及钢轨之间所出现的金属性的基础，或者是在绝缘制作出现了损坏，直接的导致了地扁钢以及三轨之间出现了一定程度的短路。例如供电系统再进行停电检修的过程中，其检修的工作人员并没有能够将其放在钢轨以及三轨之间的金属工具带走，从而将会出现直接的短路故障问题出现。因此针对于工作人员而言，在进行检修的过程中必须要重视盘点检修工具，并完整无缺的带走。

2.2 牵引系统的故障检修分析

针对于牵引故障而言，主要是作为地铁车辆之中较为常见的一些情况，并且针对于这种故障而言，通常情况下所进行的解决方式主要是采取仿真式的维修。因此在进行检修的过程中，地铁的系统处在牵引变电所的远端时候便是可以进行相应的仿真检修，可以让不同的点位能够和数据及实际相同，故障点之间的距离将会缩短，使其中的电流运动状态从而出现了一定的增加。然而故障点以及基础点之间的距离出现了减少的时候将会让电流的上升速度全面的提高，直接的发现并且确定其牵引系统是否出现了一定的突变。在直流馈线的电流仿真进行分析的过程中能够得出类似所制定出来的函数，并且电流的上升速度将会伴随着接触网的末端距离从而出现一定的变化，在距离比较远的情况下，上升的速度将会变慢，从而将会让电流的稳定值会越来越高。因此故障的仿真分析能够可以直接的检测出地铁车辆的滞留馈线电流大小和上升率，因此更加准确的去判断出迁移系统是否出现了故障，所以对于这一点而言需要能够引起足够的重视。

3、地铁车辆电气系统中辅助系统的故障与检修

3.1 辅助系统故障的主要表现

3.1.1 电容器故障

逆变器内部安装有起到稳压作用的铝电解电容器。铝电解电容器的氧化膜在电容工作时很容易被损坏，虽然其自身有一定的自愈性，但是，当氧化膜的破坏速度大于其自愈速度时，氧化膜来不及修补，就会导致氧化膜被损坏甚至是击穿，导致电容器失效。

3.1.2电力半导体器件故障

逆变器经常在强烈的电浪涌环境中工作，逆变器失效通常是由电力半导体器件失效引起的，但是，设计师在设计的过程中并不重视对电力半导体器件的保护，所以，导致电力半导体器件失效。

3.1.3 弱电半导体器件故障

对于每一个逆变器而言，其内部都是存在着比较多的弱电半导体元器件，对于这些器件而言，将会直接的决定着整个逆变器是否可以正常的进行工作，在里面的某一个部件出现了故障的情况下，那么所相互对应着的逆变器整体性能将会受到较为直接的影响，从而会对整个逆变器带来一定的隐患。然而针对于半导体器件失效原因主要是可以分为内部原因和外部原因两个方面。对于内部原因而言，主要表现为期间自身的固有性出现了一定的问题，然而对于外部的原因而言，则是因为外界的原因所导致出现的故障。

3.2 辅助系统的故障检修

针对于辅助系统而言，其出现的故障原因主要是可以采用神经网络故障诊断的方法来对其进行判断，并且所表现的内容主要是如下所示：一是需要训练创建网络。主要是将其辅助系统的信息样本进行相应的采集并且将其传输到没有训练的网络之中，在没有训练的网络之中对其样本数据进行相应的ANN训练，同时在不断进行训练的过程中可以找出最好的一个解决的措施，使其能够获得相应的诊断网络。对于诊断网络而言，主要是作为对故障进行检修的一个重要的前提；二是网络的诊断。主要是使用神经网络进行计算的一个过程，并且也是根据诊断的网络输入并且对其系统进行相应的诊断过程，也是通过故障的特点从而进行提取以及预处理，之后则是可以进行辅助系统的信息样本以及故障数据的处理工作，最后则是在神经网络之中做好相应的故障检查，因此针对于这点而言必须要能引起足够的重视。

结语

并运用相应的检修手段准确地找出原因，然后采取相应的措施进行处理，保证地铁车辆整体的可靠性，使地铁车辆能够正常、稳定的运行。

参考文献

[1]苏志才.地铁公司地铁车辆架大修项目管理的应用研究[D].华南理工大学，2012.

[2]莫斌涛.基于地铁牵引供电系统直流保护特性的接地点优化策略研究[D].华南理工大学，2012.