地鐵列車(chē)牽引系統(tǒng)通信故障與改進(jìn)研究

鄭吳富

摘 要：基于牽引通信故障影響列車(chē)的正常運(yùn)行，首先初步分析故障點(diǎn)與相關(guān)因素，闡述故障的原因及故障處理問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)找到導(dǎo)致故障的具體元件，對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，并觀察改進(jìn)效果，以期對(duì)地鐵列車(chē)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行有積極意義。

關(guān)鍵詞：地鐵列車(chē) 牽引系統(tǒng) 通信故障

中圖分類(lèi)號(hào)：U279 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（b）-0017-02

1 地鐵列車(chē)牽引系統(tǒng)通信故障

南寧地鐵一號(hào)線列車(chē)采用的是四動(dòng)二拖、六輛編組結(jié)構(gòu)，牽引系統(tǒng)應(yīng)用了動(dòng)力分散控制和交流傳動(dòng)技術(shù)。每輛列車(chē)安裝了獨(dú)立的牽引控制單元和牽引逆變器，各動(dòng)車(chē)間不會(huì)相互影響。自6月試運(yùn)營(yíng)以來(lái)，列車(chē)運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定，到目前為止，地鐵列車(chē)牽引通信系統(tǒng)運(yùn)作良好，并未出現(xiàn)任何故障。但采用同型號(hào)的其他地鐵如武漢、南京地鐵先后出現(xiàn)了幾次牽引通信故障，影響列車(chē)的正常運(yùn)營(yíng)。通過(guò)對(duì)牽引系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)的通信故障進(jìn)行研究，以應(yīng)對(duì)地鐵出現(xiàn)類(lèi)似故障問(wèn)題。根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)和對(duì)故障的分析發(fā)現(xiàn)是牽引控制單元與牽引逆變器中的電路板存在問(wèn)題，此電路板主要是負(fù)責(zé)故障及通信記錄。一號(hào)線系統(tǒng)中電路板上的部分元器件對(duì)溫度過(guò)于敏感，從而導(dǎo)致了列車(chē)故障。

根據(jù)對(duì)故障的分析，牽引控制單元中的電路板存在問(wèn)題，因此把問(wèn)題列車(chē)的電路板和正常列車(chē)的作調(diào)換，故障轉(zhuǎn)移到了正常列車(chē)上，問(wèn)題列車(chē)的故障點(diǎn)解決，原因確定為電路板性能不穩(wěn)定。故障的次數(shù)隨著溫度增加而增加，并且有擴(kuò)增趨勢(shì)，影響地鐵行車(chē)秩序。

2 牽引系統(tǒng)通信故障處理

2.1 確定故障點(diǎn)

對(duì)故障現(xiàn)場(chǎng)的分析，首先確定牽引系統(tǒng)能否復(fù)位，不能復(fù)位的情況下就切除故障車(chē)，退出服務(wù)，通過(guò)剩下的正常動(dòng)車(chē)牽引運(yùn)營(yíng)；能復(fù)位的情況下就繼續(xù)運(yùn)行，但實(shí)行跟蹤觀察。牽引通信故障的發(fā)生具有隨機(jī)性，也不只是在某車(chē)組上發(fā)生，可以排除車(chē)組牽引系統(tǒng)的技術(shù)或者質(zhì)量引起故障的可能性。根據(jù)對(duì)故障發(fā)生時(shí)間和天氣、溫度相對(duì)比，故障時(shí)間多在中午段，平均溫度在29 ℃以上。陰雨天氣或溫度偏低時(shí)候，沒(méi)有出現(xiàn)此問(wèn)題，因此懷疑是在高溫下電路板性能不穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上，故障處理人員選擇時(shí)間進(jìn)行了復(fù)位操作，但在溫度較高時(shí)候進(jìn)行的復(fù)位操作效果并不明顯。在晚上氣溫下降之后，牽引系統(tǒng)的電源斷路器復(fù)位，故障解決直到運(yùn)營(yíng)結(jié)束也再未出現(xiàn)同樣故障，但不能確保可以在中午或者高溫天氣正常運(yùn)行。

2.2 尋找故障原因

在經(jīng)過(guò)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(wěn)。因此需要測(cè)試電路板的性能。測(cè)試過(guò)程中，重點(diǎn)觀察實(shí)驗(yàn)溫度變化對(duì)其性能和工作狀態(tài)的影響。

（1）高溫實(shí)驗(yàn)。故障車(chē)的電路板放進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，測(cè)試升溫對(duì)電路板狀態(tài)的影響。設(shè)定的實(shí)驗(yàn)設(shè)備溫度初始值為40 ℃，然后逐漸調(diào)高。溫度約60 ℃時(shí)候，電路板就出現(xiàn)了重啟的情況，工作狀態(tài)出現(xiàn)波動(dòng)。

（2）測(cè)試軟件。在此過(guò)程中全面測(cè)試了牽引系統(tǒng)電路板的芯片及軟件，觀察電路板計(jì)算值、牽引控制單元的中央處理器板計(jì)算值能否影響通信情況，實(shí)驗(yàn)表明該計(jì)算值不會(huì)影響通信。

（3）測(cè)試硬件。生產(chǎn)商提供了其他批次的電路板，對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試，檢驗(yàn)其工作狀態(tài)。對(duì)其他批次的電路板也進(jìn)行了溫升實(shí)驗(yàn)，在60 ℃左右還是出現(xiàn)了重啟的情況。

（4）更換部件。通過(guò)軟硬件及溫升實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電路板的硬件有問(wèn)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(jìn)行溫升實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)更換后的電路板可以正常工作，但溫度上升到60 ℃時(shí)又產(chǎn)生了重啟故障。

（5）更換電阻。電路板數(shù)據(jù)線使用的是full down設(shè)計(jì)方案中arrary電阻，將其去除，進(jìn)行溫升實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)圖1、圖2。實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jìn)行溫升實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)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(mǎn)足地鐵正常運(yùn)行。

3 改進(jìn)牽引系統(tǒng)電路板

通過(guò)上述6個(gè)實(shí)驗(yàn)表明電路板的電路設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有將溫度因素考慮在內(nèi)，導(dǎo)致了電路板電阻設(shè)置出現(xiàn)問(wèn)題，影響電路板在高溫下作業(yè)。牽引控制電源電路板用full up電路設(shè)計(jì)費(fèi)方案代替相關(guān)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(shù)據(jù)線也更加穩(wěn)定、安全。

4 改進(jìn)后的效果

經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)后，確定為電路板的電阻問(wèn)題，變更原有電路設(shè)計(jì)。把變更后的電路板應(yīng)用于正線運(yùn)營(yíng)車(chē)上，再次觀察其工作狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一段的高溫檢驗(yàn)，列車(chē)電路板沒(méi)有出現(xiàn)通信故障，列車(chē)運(yùn)行穩(wěn)定，故障得到有效徹底的解決。

參考文獻(xiàn)

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