地鐵列車牽引系統通信故障與改進研究

鄭吳富

摘 要：基于牽引通信故障影響列車的正常運行，首先初步分析故障點與相關因素，闡述故障的原因及故障處理問題，經過多項實驗找到導致故障的具體元件，對其進行針對性改進，并觀察改進效果，以期對地鐵列車的安全、穩定運行有積極意義。

關鍵詞：地鐵列車 牽引系統 通信故障

中圖分類號：U279 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（b）-0017-02

1 地鐵列車牽引系統通信故障

南寧地鐵一號線列車采用的是四動二拖、六輛編組結構，牽引系統應用了動力分散控制和交流傳動技術。每輛列車安裝了獨立的牽引控制單元和牽引逆變器，各動車間不會相互影響。自6月試運營以來，列車運營穩定，到目前為止，地鐵列車牽引通信系統運作良好，并未出現任何故障。但采用同型號的其他地鐵如武漢、南京地鐵先后出現了幾次牽引通信故障，影響列車的正常運營。通過對牽引系統出現過的通信故障進行研究，以應對地鐵出現類似故障問題。根據已有經驗和對故障的分析發現是牽引控制單元與牽引逆變器中的電路板存在問題，此電路板主要是負責故障及通信記錄。一號線系統中電路板上的部分元器件對溫度過于敏感，從而導致了列車故障。

根據對故障的分析，牽引控制單元中的電路板存在問題，因此把問題列車的電路板和正常列車的作調換，故障轉移到了正常列車上，問題列車的故障點解決，原因確定為電路板性能不穩定。故障的次數隨著溫度增加而增加，并且有擴增趨勢，影響地鐵行車秩序。

2 牽引系統通信故障處理

2.1 確定故障點

對故障現場的分析，首先確定牽引系統能否復位，不能復位的情況下就切除故障車，退出服務，通過剩下的正常動車牽引運營；能復位的情況下就繼續運行，但實行跟蹤觀察。牽引通信故障的發生具有隨機性，也不只是在某車組上發生，可以排除車組牽引系統的技術或者質量引起故障的可能性。根據對故障發生時間和天氣、溫度相對比，故障時間多在中午段，平均溫度在29 ℃以上。陰雨天氣或溫度偏低時候，沒有出現此問題，因此懷疑是在高溫下電路板性能不穩定。在此基礎上，故障處理人員選擇時間進行了復位操作，但在溫度較高時候進行的復位操作效果并不明顯。在晚上氣溫下降之后，牽引系統的電源斷路器復位，故障解決直到運營結束也再未出現同樣故障，但不能確保可以在中午或者高溫天氣正常運行。

2.2 尋找故障原因

在經過故障排查和分析之后，基本確定是電路板在高溫情況下性能不穩。因此需要測試電路板的性能。測試過程中，重點觀察實驗溫度變化對其性能和工作狀態的影響。

（1）高溫實驗。故障車的電路板放進實驗設備中，測試升溫對電路板狀態的影響。設定的實驗設備溫度初始值為40 ℃，然后逐漸調高。溫度約60 ℃時候，電路板就出現了重啟的情況，工作狀態出現波動。

（2）測試軟件。在此過程中全面測試了牽引系統電路板的芯片及軟件，觀察電路板計算值、牽引控制單元的中央處理器板計算值能否影響通信情況，實驗表明該計算值不會影響通信。

（3）測試硬件。生產商提供了其他批次的電路板，對其進行了測試，檢驗其工作狀態。對其他批次的電路板也進行了溫升實驗，在60 ℃左右還是出現了重啟的情況。

（4）更換部件。通過軟硬件及溫升實驗結果表明，電路板的硬件有問題。為了找出電路板上具體硬件故障，首先換掉電容器、芯片元件再進行溫升實驗，發現更換后的電路板可以正常工作，但溫度上升到60 ℃時又產生了重啟故障。

（5）更換電阻。電路板數據線使用的是full down設計方案中arrary電阻，將其去除，進行溫升實驗，見圖1、圖2。實驗結果顯示電路板重啟溫度上升了7 ℃。

（6）變更電路

將arrary電阻更換為full up電路方案后再進行溫升實驗，實驗結果表明電路板重啟溫度上升了50 ℃左右，重啟溫度基本控制在115 ℃以上，可以滿足地鐵正常運行。

3 改進牽引系統電路板

通過上述6個實驗表明電路板的電路設計過程中沒有將溫度因素考慮在內，導致了電路板電阻設置出現問題，影響電路板在高溫下作業。牽引控制電源電路板用full up電路設計費方案代替相關的arrary電阻，其電路圖為圖3、圖4。使用full up電阻后改善了電流值效果，地址線、數據線也更加穩定、安全。

4 改進后的效果

經過一系列實驗后，確定為電路板的電阻問題，變更原有電路設計。把變更后的電路板應用于正線運營車上，再次觀察其工作狀態，經過一段的高溫檢驗，列車電路板沒有出現通信故障，列車運行穩定，故障得到有效徹底的解決。

參考文獻

[1] 宋朝斌，溫志強，宋福.深圳地鐵3號線列車牽引系統通信故障分析及改進[J].現代城市軌道交通，2012（3）：32-34.

[2] 趙凱.故障樹下的地鐵列車牽引系統故障診斷[J].住宅與房地產，2015（22）：58.