地鐵車輛電氣系統(tǒng)中的牽引與輔助系統(tǒng)故障檢修分析

胡倆

摘 要：筆者將以電氣系統(tǒng)中的牽引與輔助系統(tǒng)構(gòu)成為出發(fā)點(diǎn)，分別探究地鐵車輛電氣系統(tǒng)中牽引與輔助系統(tǒng)的故障分析與檢修，以供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛；牽引與輔助系統(tǒng)；故障檢修

1 地鐵車輛電氣系統(tǒng)中的牽引與輔助系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1 牽引系統(tǒng)構(gòu)成

第一，線路濾波器：平滑輸入電流是線路濾波器的主要作用，抑制接觸網(wǎng)與車輛間相互干擾，避免車輛遭到接觸網(wǎng)的影響。與此同時(shí)，線路濾波器具有保護(hù)車輛變電所斷路器斷開的功能，即使突然發(fā)生接地故障，牽引系統(tǒng)其他設(shè)備所受到的損壞不大。

第二，高速斷路器：逆變箱是安置高速斷路器的場(chǎng)所，主要用于保護(hù)因接地、短路等產(chǎn)生的過(guò)流情況，達(dá)到與變電所協(xié)調(diào)的效果。

第三，牽引逆變器：逆變橋、DUC控制板、GDU單元以及支持電容等是組成牽引逆變器的重要部件。

1.2 輔助系統(tǒng)構(gòu)成

第一，蓄電池組：蓄電池組由若干個(gè)額定電壓電池單元組成，且包括以下幾種蓄電池保護(hù)方式：首先，蓄電池充電器控制充電電壓；其次，保護(hù)充電過(guò)程中的過(guò)電壓與過(guò)電流，且隔離蓄電池與充電器；最后，蓄電池分?jǐn)嘟佑|器，迫使蓄電池與負(fù)載處于隔離狀態(tài)。

第二，DC/AC逆變器：DC/AC逆變器亦稱之為輔助逆變器，架空接觸網(wǎng)是輔助逆變器受電方式，以達(dá)到輔助電源的效果。

第三，DC/DC變換器：DC/DC變化器亦稱之為蓄電池充電器，屬于直流供電。一般而言，蓄電池充電器有兩個(gè)或兩個(gè)以上。在此情況下，若一個(gè)蓄電池充電器出現(xiàn)故障，其他蓄電池充電器將繼續(xù)工作，為車輛運(yùn)行提供保障。

2 牽引系統(tǒng)的故障分析與檢修

2.1 故障分析

首先，非正常運(yùn)行狀態(tài)：地鐵車輛在處于制動(dòng)、過(guò)三軌無(wú)電區(qū)、啟動(dòng)狀態(tài)下，若是在上下班車輛運(yùn)行高峰期，易出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象。在此情況下，易發(fā)生車輛制動(dòng)問(wèn)題，迫使電網(wǎng)電流與電壓波動(dòng)較大，致使繼電器保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)作，損害地鐵車輛電網(wǎng)系統(tǒng)。

其次，非金屬性短路故障：顧名思義，非金屬性短路故障即在非金屬性狀況下發(fā)生的短路故障。受地鐵車輛運(yùn)行時(shí)間增加的影響，支撐件上會(huì)出現(xiàn)污穢等現(xiàn)象，或者絕緣支座絕緣保護(hù)出現(xiàn)老化等問(wèn)題。

最后，金屬故障：金屬故障即以鋼軌和三軌為媒介發(fā)生的金屬接觸。例如，在停電檢修供電系統(tǒng)過(guò)程中，工作人員忘記將放置于鋼軌和三軌間的金屬工具帶走，致使鋼軌與三軌間發(fā)生直接短路故障。

2.2 故障檢修

故障仿真分析是地鐵車輛牽引系統(tǒng)的檢修方式。供電臂原理牽引變電所遠(yuǎn)端是牽引故障發(fā)生的主要位置，利用仿真分析方式，研究近遠(yuǎn)端斷路故障，進(jìn)而獲得近遠(yuǎn)端饋線電流，得到電流變化情況，即故障距離越小，電流越大，故障點(diǎn)離接觸網(wǎng)末端越近，電流上升速度越緩慢。在故障仿真分析中，將相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下：地鐵車輛在0.05s時(shí)啟動(dòng)，且到0.11s時(shí)分別將遠(yuǎn)端故障模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)置于2km和3km處，達(dá)到模仿實(shí)際短路情況的目的。在分析直流饋線電流仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上，獲得指數(shù)函數(shù)。在故障仿真分析過(guò)程中，有效掌握直流饋線的電流大小與變化情況，判斷牽引系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到檢修效果。

3 輔助系統(tǒng)的故障分析與檢修

3.1 故障分析

第一，電容器故障：鋁電解電容器具有穩(wěn)壓作用，主要安裝至逆變器內(nèi)部。在電容工作基礎(chǔ)上，鋁電解電容器的氧化膜易受到損害。鋁電解電容器具有一定自愈功能，但若破壞速度超過(guò)自愈速度，氧化膜則會(huì)遭到破壞，影響電容器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

第二，電力半導(dǎo)體器件故障：強(qiáng)烈電浪涌是逆變器的工作環(huán)境，然而，電力半導(dǎo)體器件失效是造成逆變器發(fā)生故障的關(guān)鍵因素。

第三，弱電半導(dǎo)體器件故障：逆變器中包含多個(gè)弱電半導(dǎo)體器件，一旦其中一個(gè)發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)性能下降，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。其中，靜電損傷失效、機(jī)械過(guò)應(yīng)力失效以及溫度失效等均是導(dǎo)致弱電半導(dǎo)體器件發(fā)生故障的原因。

3.2 故障檢修

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷法是輔助系統(tǒng)故障檢修的主要方法，具體而言包括兩方面內(nèi)容。一方面，訓(xùn)練創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，即將輔助系統(tǒng)信息樣本傳輸至未訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)中，采用ANN訓(xùn)練方式，對(duì)此數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行訓(xùn)練，在自學(xué)基礎(chǔ)上，獲得診斷網(wǎng)絡(luò)效果。另一方面，網(wǎng)絡(luò)診斷，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，開展向前計(jì)算工作。以特征提取和預(yù)處理為依據(jù)，處理輔助系統(tǒng)中的樣本信息和相關(guān)故障數(shù)據(jù)，并開展故障檢測(cè)工作，達(dá)到檢修目的。

4 小結(jié)

綜上所述，為保證地鐵車輛電氣系統(tǒng)安全運(yùn)行，以科學(xué)技術(shù)為指導(dǎo)，分析電氣系統(tǒng)中牽引系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)發(fā)生故障的原因，采用行之有效的措施，高效處理牽引系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)故障，提升其檢修水平，為地鐵車輛安全、有序運(yùn)行提供保障。

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（作者單位：南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司）