地鐵車輛電機(jī)牽引系統(tǒng)故障及應(yīng)對研究

朱麟

摘要：城市交通工具有多種，例如，公交車，私家車，輕軌和地鐵等，其中地鐵最受歡迎，并且其軌道路線長度在逐年增加，明顯減輕地面交通堵塞情況，且安全系數(shù)高。地鐵車輛內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，突發(fā)事件出現(xiàn)頻率也相對增加，阻礙地鐵車輛正常運(yùn)行，雖然現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度快，地鐵車輛研究深入，地鐵車輛的速度大大提升，但是車輛建設(shè)中因?yàn)橐紤]到的安全因素增加，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也變得越復(fù)雜，因此地鐵車故障出現(xiàn)頻率增加。為了能解決地鐵車輛故障問題，學(xué)者和技術(shù)人員需要深入理解其運(yùn)行運(yùn)力和故障部位工作原理，并提高故障檢測技術(shù)和地鐵運(yùn)行的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛 牽引系統(tǒng) 金屬故障

中圖分類號： U279 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）07（B）-00

1 地鐵牽引系統(tǒng)介紹

牽引系統(tǒng)為列車提供所需動(dòng)力及制動(dòng)力，用于控制列車電機(jī)工作，由高速開關(guān)、主電路、變流設(shè)備及其控制單元、制動(dòng)電阻等部件組成。在此整個(gè)地鐵牽引系統(tǒng)中，直線電機(jī)有逆變器控制，為車輛運(yùn)行提供動(dòng)力，具體來說，地鐵車輛驅(qū)動(dòng)，牽引系統(tǒng)中逆變器接收到牽引命令，關(guān)閉霍爾電流傳感器，此時(shí)為其并聯(lián)電路上的濾波電容器充電，其兩端的電壓不斷升高，達(dá)到一個(gè)固定值，接著關(guān)閉三極管并打開傳感器，牽引系統(tǒng)正式發(fā)揮其作用，在此過程中，濾波電容器兩端的電壓不斷上升，每控制到一個(gè)固定值時(shí)，三極管自動(dòng)打開，地鐵牽引系統(tǒng)出現(xiàn)故障，無法正常工作。

2 地鐵車輛系統(tǒng)中牽引的故障分析與檢修方法策略

2.1 針對牽引系統(tǒng)進(jìn)行故障分析

（1）非正常時(shí)空狀態(tài)運(yùn)行

所謂非正常時(shí)空狀態(tài)運(yùn)行就是地鐵在運(yùn)行中處于制動(dòng)或者啟動(dòng)狀態(tài)，并且乘客數(shù)量多，在此情況下，其嚴(yán)重?fù)p害地鐵車輛和乘客的安全。地鐵處于非正常時(shí)空狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)部電流和電壓出現(xiàn)變化，例如波支現(xiàn)象，此現(xiàn)象與電路短路相似，嚴(yán)重?fù)p壞地鐵車輛內(nèi)部電網(wǎng)，最直接的表現(xiàn)是影響車程出行和危害其安全。

（2）非金屬性短路故障

在雨雪天氣下經(jīng)常出現(xiàn)非金屬性短路故障，出現(xiàn)該故障的原因是雨雪天氣下，水流進(jìn)床道上的絕緣支座和軌道之間，而且水不是絕緣體，故降低兩者的絕緣效果，另外，長時(shí)間的積水，會(huì)使得這兩個(gè)地方黏貼上雜物和脫皮老化，出現(xiàn)漏電，在床道上的絕緣支座和軌道之間形成回路，這種現(xiàn)象的非金屬性短路現(xiàn)象是經(jīng)常出現(xiàn)的狀態(tài)。此外還會(huì)在三軌供電系統(tǒng)中出現(xiàn)電弧短路現(xiàn)象，這種現(xiàn)象出現(xiàn)的概率也是較高的。其出現(xiàn)故障的主要因素是由于帶電體對于導(dǎo)體進(jìn)行放電，從而導(dǎo)致短路現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）金屬性故障

地鐵車輛中鋼軌和三軌接觸形成電流回路，或者地鐵上的絕緣支座被擊穿，接地銅與三軌接觸形成電流回路，此兩種現(xiàn)象均屬于金屬性故障。種情況發(fā)生的主要原因是由于地鐵軌道之間存在導(dǎo)電體，例如維修工人遺落的金屬工具，維修過程中產(chǎn)生的金屬垃圾等等這些都是導(dǎo)致金屬故障發(fā)生的主要原因。

2.2 牽引系統(tǒng)的故障檢修

牽引系統(tǒng)故障是地鐵車輛出現(xiàn)故障較為常見的一種情況。其檢修方式常為仿真檢修，在檢修時(shí)將牽引系統(tǒng)調(diào)到牽引變電所的最遠(yuǎn)端，將牽引系統(tǒng)中的電路進(jìn)行短路操作，其次將進(jìn)行仿真檢測，調(diào)節(jié)相關(guān)儀器，是仿真檢測地鐵牽引系統(tǒng)中各點(diǎn)的數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)相同，根據(jù)電流變化情況找到故障位置，因?yàn)殡x故障位置越近，電流變得越大，并且檢測位置與故障位置越接近，電流上升的速度越慢，依次情況就可以確定牽引系統(tǒng)是否發(fā)生突變。

3 牽引故障應(yīng)對措施

3.1 逆變器電源開關(guān)跳閘的應(yīng)對措施

具體的應(yīng)對措施是車輛進(jìn)站之后讓乘務(wù)員檢查車輛連接端逆變器電源開關(guān)的情況，如果沒有跳閘現(xiàn)象，就試著按 UCOSU 按鈕就可以牽引車輛。如果還不能得到解決，可以按下故障車的VFCB1 和 VFCB2 的開關(guān)，則車輛到達(dá)終點(diǎn)站后就會(huì)暫停服務(wù)。在進(jìn)行檢查逆變器電源開關(guān)時(shí)需要延誤運(yùn)行時(shí)間三分鐘左右，這時(shí)就要通知后續(xù)車輛的發(fā)車時(shí)間，避免后面的車輛進(jìn)入并等待，降低地鐵運(yùn)行中的服務(wù)質(zhì)量。

3.2 車輛牽引參數(shù)屏幕上出現(xiàn)紅點(diǎn)的應(yīng)對措施

故障車輛駕駛進(jìn)入車輛檢測中心，控制中心將其內(nèi)部的告訴斷路器進(jìn)行分離，分離一次后就能使其內(nèi)部的逆變器復(fù)位。如果出現(xiàn)連續(xù)兩次復(fù)位 HB 失敗的情況下，車輛牽引系統(tǒng)不能正常工作，此時(shí)可以按單元切除按鈕，同時(shí)再次分合 HB，車輛運(yùn)行則會(huì)報(bào)告控制中心車輛正常運(yùn)營。車輛如果不能牽引就按下故障單元車的逆變器電源開關(guān)報(bào)告控制中心，這時(shí)車輛到達(dá)終點(diǎn)站就會(huì)暫停服務(wù)；如果有兩個(gè)逆變器出現(xiàn)故障并且這兩個(gè)逆變器在同一個(gè)單元，出現(xiàn)連續(xù)兩次復(fù)位 HB 失敗的情況下車輛無法牽引，可以試著開啟單元切除按鈕同時(shí)再次分合 HB，車輛運(yùn)行則會(huì)報(bào)告控制中心車輛正常運(yùn)營。車輛如果不能牽引，就按下故障單元車的逆變器電源開關(guān)報(bào)告控制中心，這時(shí)車輛到達(dá)終點(diǎn)站就會(huì)暫停服務(wù)；如果有兩個(gè)逆變器出現(xiàn)故障并且這兩個(gè)逆變器在同一個(gè)單元，出現(xiàn)連續(xù)兩次復(fù)位 HB 失敗的情況下車輛無法牽引，可以試著開啟單元切除按鈕同時(shí)再次分合 HB，車輛運(yùn)行則會(huì)報(bào)告控制中心車輛正常運(yùn)營。

車輛如果不能牽引就按下故障單元車的逆變器電源開關(guān)同時(shí)按下單元切除按鈕再次分合高速斷路器，試著牽引并報(bào)告控制中心，車輛到達(dá)終點(diǎn)站就會(huì)暫停服務(wù)。如果逆變器出現(xiàn)故障，一般處理過程是先按下故障段元車輛的單元切除按鈕，接著再進(jìn)行高速斷路器分離，經(jīng)列車推送至停車區(qū)，停止運(yùn)行，進(jìn)行更為詳細(xì)的檢查。如果地鐵車輛故障使其不能牽引運(yùn)行，先關(guān)閉故障車輛逆變器的電源，再一次按下單元切除按鈕，將列車行駛到停車區(qū)即可。此時(shí)還是不能運(yùn)行車輛或是逆變器存在六個(gè)故障且復(fù)位兩次 HB 失敗，就需要進(jìn)行組織援救。

4 結(jié)語

地鐵牽引系統(tǒng)是地鐵車輛動(dòng)能的主要來源，動(dòng)能出現(xiàn)問題就會(huì)使得車輛的安全運(yùn)行出現(xiàn)故障。因此為了提高地鐵運(yùn)行安全質(zhì)量，就要從實(shí)際情況出發(fā)，充分分析車輛牽引系統(tǒng)，找到故障發(fā)生的主要原因，找到事情的主要矛盾，只有這樣，才能對地鐵牽引系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)、合理的改進(jìn)可利用。這就需要我們要在這方面勇于創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)更多的問題并進(jìn)行逐一突破。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉海濤. 地鐵車輛用DC 1500V IGBT牽引逆變器[J]. 機(jī)車電傳動(dòng). 2008（05）

[2] 丁福焰，杜永平. 機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)的發(fā)展[J]. 鐵道機(jī)車車輛. 2004（04）

[3] 王洪春，張勤. 基于因果圖的一種近似推理算法[J]. 重慶大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）. 2004（08）