地鐵車輛電氣系統中牽引與輔助系統故障與檢修

于遠智 常安東

沈陽地鐵集團有限公司運營分公司

1 地鐵車輛電氣系統中牽引的故障分析與檢修

1.1 牽引系統的故障分析

牽引系統的故障分析包括以下幾個方面。

1.1.1 非正常運行狀態。由于地鐵車輛運行時處于制動、過三軌無電區、啟動狀態，并且車輛在上下班高峰時段經常會處于過載的運行狀態。這時會導致車輛制動，制動會導致電網的電流和電壓發生較大的波動。這種負荷狀態與牽引系統的短路狀態十分相似，可能會導致繼電器保護裝置的誤動作，對地鐵車輛的電網系統造成損害。

1.1.2 非金屬性短路故障。它是在非金屬狀態下出現的短路故障，多發生在雨雪等狀況，例如，軌道被雨雪覆蓋，此時雨雪將是供電系統傳播電流的導體，三軌是將整個絕緣支座固定在道床上，與接地扁銅有著可靠的絕緣關系。但隨著地鐵使用時間的延長，車輛的支撐體就會出現老化或污穢的情況，導致電流泄漏，這些電流絕緣支座傳向接地扁銅，再通過變電所傳回負極。因此，應對支撐體進行定期保養，以免上述故障發生。此外，電弧短路也較為常見，它是因導體接觸到了帶電體而造成的短路。

1.1.3 金屬性故障。金屬性故障指的是鋼軌和三軌間發生的金屬接觸，或是絕緣支座(支座底部設置了接地扁銅，與整個供電系統的地網結構連接，主要用于三軌和大地的絕緣)被擊穿，導致接地扁銅和三軌直接發生短路的情況。例如供電系統在進行停電檢修工作時，檢修人員并沒有將放置在鋼軌和三軌之間的金屬工具帶走，這會導致系統重新送電時發生鋼軌與三軌之間的直接短路故障。

1.2 牽引系統的故障檢修

地鐵車輛牽引系統故障檢修通常采用故障仿真分析進行檢修。地鐵牽引系統故障的位置通常位于供電臂原理牽引變電所的遠端，通過對近遠端斷路故障進行仿真分析，分別得出近遠端斷路點的饋線電流，從中能夠看出電流的穩態值會隨著故障距離的變化而發生變化，即隨著故障距離的減小而增大，并且故障點離接觸網末端越近，電流上升的速度也就越慢，它能夠診斷出直流牽引網電壓有沒有發生突變。模擬仿真分析為了避開牽引變電站子模型的初始階段存在的暫態過程，通過設置以下模擬實驗進行故障仿真分析，即設置1臺地鐵車輛在0.05s啟動，在0.11s時分別在2km、3km處設置遠端故障模擬試驗，以此模仿實際的短路故障。通過分析直流饋線電流仿真結果，能夠得出類似的指數函數，即距離接觸網末端的距離越遠，電流上升的越慢，電流的穩定值就越高。通過故障仿真分析，檢測地鐵車輛直流饋線的電流大小和上升率，能夠準確地檢測出牽引系統有沒有發生故障。

2 地鐵車輛電氣系統中輔助系統的故障與檢修

2.1 輔助系統的故障表現分析

一是電容器的故障。鋁電解電容器處于逆變器內部，作用是穩定車輛的運行電壓。因電容工作時極易對氧化膜造成破壞，雖然氧化膜可以自行愈合，但自愈速度遠小于損壞速度，因此僅依賴氧化膜自愈是無法滿足修補要求的，不僅會出現氧化膜破損，嚴重時還會被擊穿，使電容器失效。

二是關于電力半導體器件所出現的故障。逆變器內部的多個弱電半導體單元直接關系著逆變器能否正常工作，一旦某個部件出現故障，逆變器的整體功能將會受到影響，進而對逆變器的整體性能帶來危害。逆變器失效原因可分為內部原因與外部原因。內部原因是逆變器固有特性發生了改變，外部原因是外界影響造成的故障。

三是關于弱電半導體器件方面的故障。對于每一個逆變器而言，其內部都是存在著比較多的弱電半導體元器件，對于這些器件而言，將會直接的決定著整個逆變器是否可以正常的進行工作，在里面的某一個部件出現了故障的情況下，那么所相互對應著的逆變器整體性能將會受到較為直接的影響，從而會對整個逆變器帶來一定的隱患。然而針對于半導體器件失效原因主要是可以分為內部原因和外部原因兩個方面。對于內部原因而言，主要表現為期間自身的固有性出現了一定的問題，然而對于外部的原因而言，則是因為外界的原因所導致出現的故障。

2.2 輔助系統的故障檢修分析

針對于輔助系統而言，其出現的故障原因主要是可以采用神經網絡故障診斷的方法來對其進行判斷，并且所表現的內容主要是如下所示：一是需要訓練創建網絡。主要是將其輔助系統的信息樣本進行相應的采集并且將其傳輸到沒有訓練的網絡之中，在沒有訓練的網絡之中對其樣本數據進行相應的ANN訓練，同時在不斷進行訓練的過程中可以找出最好的一個解決的措施，使其能夠獲得相應的診斷網絡。對于診斷網絡而言，主要是作為對故障進行檢修的一個重要的前提；二是網絡的診斷。主要是使用神經網絡進行計算的一個過程，并且也是根據診斷的網絡輸入并且對其系統進行相應的診斷過程，也是通過故障的特點從而進行提取以及預處理，之后則是可以進行輔助系統的信息樣本以及故障數據的處理工作，最后則是在神經網絡之中做好相應的故障檢查，因此針對于這點而言必須要能引起足夠的重視。

結語

電氣牽引與輔助系統是保證地鐵系統正常運轉的重要保障，在保證地鐵車輛正常運行中發揮著至關重要的作用。為此，應以科學技術為指導，認真研究并分析地鐵牽引與輔助系統的故障原因，然后根據故障特點合理采取檢修措施，以實現高效處理牽引與輔助系統故障問題，不斷提高檢修水平，為地鐵車輛的安全運行提供可靠保障。

[1]徐凱歌.地鐵車輛電氣牽引系統的控制[J].住宅與房地產，2016，(09)：154.

[2]汪明.論地鐵車輛電氣牽引系統的電氣控制[J].住宅與房地產，2016，(06)：229.