地鐵車輛電氣系統(tǒng)中牽引與輔助系統(tǒng)的故障與檢修

余俊

摘 要：針對(duì)我國地鐵車輛電氣系統(tǒng)之中的牽引以及輔助系統(tǒng)的故障和檢修做出了具體分析研究，在分析研究的基礎(chǔ)上進(jìn)而提出了下文中的一些內(nèi)容，希望能夠給與同行業(yè)進(jìn)行工作的人員提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛 電氣系統(tǒng) 牽引 輔助系統(tǒng) 故障 分析

1、牽引系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.1 牽引系統(tǒng)的特點(diǎn)

在地鐵車輛電氣系統(tǒng)中，牽引系統(tǒng)包括以下幾個(gè)方面：接地故障檢測(cè)系統(tǒng)、牽引逆變器模塊、線路濾波元件、高速斷路器等。

1.1.1線路濾波器

線路濾波器主要是用來平滑輸入電流，抑制接觸網(wǎng)和車輛之間的相互干擾，進(jìn)而降低接觸網(wǎng)對(duì)車輛和其他系統(tǒng)的影響。線路濾波器對(duì)由車輛變電所斷路器斷開或雷擊故障所引起的瞬時(shí)行波起到一定的保護(hù)作用，能夠保證發(fā)生突然接地故障時(shí)，不至于損壞牽引系統(tǒng)的其他設(shè)備。

1.1.2牽引電機(jī)

牽引電機(jī)采用逆變器供電方式的三相鼠籠式一部交流牽引電動(dòng)機(jī)，通常采用架承式懸掛方式。

1.1.3牽引逆變器

牽引逆變器由DUC控制板、GDU單元、逆變橋、制動(dòng)斬波相、支持電容、過壓保護(hù)電阻和其他輔助元件組成。

1.1.4高速斷路器

高速斷路器安裝在逆變箱中，能夠有效地保護(hù)由于接地、短路等造成的過流情況，其保護(hù)范圍要與變電所的保護(hù)相協(xié)調(diào)。

1.2 輔助系統(tǒng)的特點(diǎn)

輔助系統(tǒng)通常包括蓄電池組、DC/DC變換器、DC/AC逆變器三部分。

1.2.1蓄電池組

蓄電池組由若干個(gè)額定電壓的電池單元組成，對(duì)蓄電池的保護(hù)方式有：蓄電池充電器對(duì)充電電壓的控制；高分?jǐn)?低電壓能力熔斷器接到蓄電池的正負(fù)極；對(duì)充電時(shí)的過電壓、過電流的保護(hù)；蓄電池要與充電器隔離；蓄電池分?jǐn)嘟佑|器，使蓄電池和負(fù)載隔離。

1.2.2 DC/DC變換器

DC/DC變換器即蓄電池充電器，是地鐵車輛的直流供電。通常設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的蓄電池充電器。如果1個(gè)蓄電池充電器發(fā)生故障，將會(huì)由其他的蓄電池充電器供電，讓輛繼續(xù)運(yùn)行。

1.2.3 DC/AC逆變器

DC/AC逆變器即輔助逆變器，輔助逆變器從架空接觸網(wǎng)上受電，用作輔助電源，為空調(diào)裝置、空氣壓縮機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)和車輛內(nèi)的所有交流負(fù)載供電。

2、牽引系統(tǒng)的故障分析以及檢修的方法

2.1 牽引系統(tǒng)的故障分析

在通常情況下，出現(xiàn)故障的幾率相對(duì)來說比較大的便是牽引系統(tǒng)，然而出現(xiàn)這種故障的原因也是存在多個(gè)方面的，下述內(nèi)容主要是對(duì)故障出現(xiàn)的幾種情況作出了相應(yīng)的概述分析，提出下文內(nèi)容。

2.1.1滿載或超載狀態(tài)的運(yùn)行

針對(duì)于地鐵車輛而言，在進(jìn)行運(yùn)行的過程中，一般情況下將會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)或者是啟動(dòng)等方面的情況，針對(duì)于這種情況的出現(xiàn)而言，將會(huì)對(duì)城市交通地鐵的運(yùn)行帶來直接的影響。然而在高峰的時(shí)候，地鐵因?yàn)槠漭d重量相對(duì)來說比較大，從而將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的失控，將會(huì)處于在非正常的運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)于這種做法而言，將會(huì)因?yàn)檐囕v的制動(dòng)導(dǎo)致其電壓以及電力之間出現(xiàn)不穩(wěn)定，并且也是相當(dāng)于短路的一個(gè)狀態(tài)，同時(shí)也是會(huì)直接的損害到運(yùn)行過程中的電網(wǎng)。

2.1.2 非金屬性的短路故障

非金屬性短路故障主要指的是發(fā)生在非金屬性狀況下的短路故障，例如雨雪覆蓋或淹沒軌道的狀況。這時(shí)，雨雪可以作為供電系統(tǒng)在啟動(dòng)階段的導(dǎo)體，三軌由于整體絕緣支座固定在道床上，與接地扁銅之間具有良好的絕緣效果。但是，隨著地鐵車輛運(yùn)行時(shí)間的增加，支撐件上會(huì)出現(xiàn)污穢或絕緣支座絕緣保護(hù)老化的情況，由此產(chǎn)生的泄露電流經(jīng)過絕緣支座流向接地扁銅，然后通過變電所地網(wǎng)重新流回變電所負(fù)極。這種由于絕緣故障導(dǎo)致的短路故障是非金屬性短路故障中最常見的一種。

2.1.3 金屬性的故障

針對(duì)于這一類的故障而言，主要表現(xiàn)在三軌以及鋼軌之間所出現(xiàn)的金屬性的基礎(chǔ)，或者是在絕緣制作出現(xiàn)了損壞，直接的導(dǎo)致了地扁鋼以及三軌之間出現(xiàn)了一定程度的短路。例如供電系統(tǒng)再進(jìn)行停電檢修的過程中，其檢修的工作人員并沒有能夠?qū)⑵浞旁阡撥壱约叭壷g的金屬工具帶走，從而將會(huì)出現(xiàn)直接的短路故障問題出現(xiàn)。因此針對(duì)于工作人員而言，在進(jìn)行檢修的過程中必須要重視盤點(diǎn)檢修工具，并完整無缺的帶走。

2.2 牽引系統(tǒng)的故障檢修分析

針對(duì)于牽引故障而言，主要是作為地鐵車輛之中較為常見的一些情況，并且針對(duì)于這種故障而言，通常情況下所進(jìn)行的解決方式主要是采取仿真式的維修。因此在進(jìn)行檢修的過程中，地鐵的系統(tǒng)處在牽引變電所的遠(yuǎn)端時(shí)候便是可以進(jìn)行相應(yīng)的仿真檢修，可以讓不同的點(diǎn)位能夠和數(shù)據(jù)及實(shí)際相同，故障點(diǎn)之間的距離將會(huì)縮短，使其中的電流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)從而出現(xiàn)了一定的增加。然而故障點(diǎn)以及基礎(chǔ)點(diǎn)之間的距離出現(xiàn)了減少的時(shí)候?qū)?huì)讓電流的上升速度全面的提高，直接的發(fā)現(xiàn)并且確定其牽引系統(tǒng)是否出現(xiàn)了一定的突變。在直流饋線的電流仿真進(jìn)行分析的過程中能夠得出類似所制定出來的函數(shù)，并且電流的上升速度將會(huì)伴隨著接觸網(wǎng)的末端距離從而出現(xiàn)一定的變化，在距離比較遠(yuǎn)的情況下，上升的速度將會(huì)變慢，從而將會(huì)讓電流的穩(wěn)定值會(huì)越來越高。因此故障的仿真分析能夠可以直接的檢測(cè)出地鐵車輛的滯留饋線電流大小和上升率，因此更加準(zhǔn)確的去判斷出遷移系統(tǒng)是否出現(xiàn)了故障，所以對(duì)于這一點(diǎn)而言需要能夠引起足夠的重視。

3、地鐵車輛電氣系統(tǒng)中輔助系統(tǒng)的故障與檢修

3.1 輔助系統(tǒng)故障的主要表現(xiàn)

3.1.1 電容器故障

逆變器內(nèi)部安裝有起到穩(wěn)壓作用的鋁電解電容器。鋁電解電容器的氧化膜在電容工作時(shí)很容易被損壞，雖然其自身有一定的自愈性，但是，當(dāng)氧化膜的破壞速度大于其自愈速度時(shí)，氧化膜來不及修補(bǔ)，就會(huì)導(dǎo)致氧化膜被損壞甚至是擊穿，導(dǎo)致電容器失效。

3.1.2電力半導(dǎo)體器件故障

逆變器經(jīng)常在強(qiáng)烈的電浪涌環(huán)境中工作，逆變器失效通常是由電力半導(dǎo)體器件失效引起的，但是，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的過程中并不重視對(duì)電力半導(dǎo)體器件的保護(hù)，所以，導(dǎo)致電力半導(dǎo)體器件失效。

3.1.3 弱電半導(dǎo)體器件故障

對(duì)于每一個(gè)逆變器而言，其內(nèi)部都是存在著比較多的弱電半導(dǎo)體元器件，對(duì)于這些器件而言，將會(huì)直接的決定著整個(gè)逆變器是否可以正常的進(jìn)行工作，在里面的某一個(gè)部件出現(xiàn)了故障的情況下，那么所相互對(duì)應(yīng)著的逆變器整體性能將會(huì)受到較為直接的影響，從而會(huì)對(duì)整個(gè)逆變器帶來一定的隱患。然而針對(duì)于半導(dǎo)體器件失效原因主要是可以分為內(nèi)部原因和外部原因兩個(gè)方面。對(duì)于內(nèi)部原因而言，主要表現(xiàn)為期間自身的固有性出現(xiàn)了一定的問題，然而對(duì)于外部的原因而言，則是因?yàn)橥饨绲脑蛩鶎?dǎo)致出現(xiàn)的故障。

3.2 輔助系統(tǒng)的故障檢修

針對(duì)于輔助系統(tǒng)而言，其出現(xiàn)的故障原因主要是可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷的方法來對(duì)其進(jìn)行判斷，并且所表現(xiàn)的內(nèi)容主要是如下所示：一是需要訓(xùn)練創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)。主要是將其輔助系統(tǒng)的信息樣本進(jìn)行相應(yīng)的采集并且將其傳輸?shù)經(jīng)]有訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)之中，在沒有訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)之中對(duì)其樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的ANN訓(xùn)練，同時(shí)在不斷進(jìn)行訓(xùn)練的過程中可以找出最好的一個(gè)解決的措施，使其能夠獲得相應(yīng)的診斷網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于診斷網(wǎng)絡(luò)而言，主要是作為對(duì)故障進(jìn)行檢修的一個(gè)重要的前提；二是網(wǎng)絡(luò)的診斷。主要是使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算的一個(gè)過程，并且也是根據(jù)診斷的網(wǎng)絡(luò)輸入并且對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的診斷過程，也是通過故障的特點(diǎn)從而進(jìn)行提取以及預(yù)處理，之后則是可以進(jìn)行輔助系統(tǒng)的信息樣本以及故障數(shù)據(jù)的處理工作，最后則是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中做好相應(yīng)的故障檢查，因此針對(duì)于這點(diǎn)而言必須要能引起足夠的重視。

結(jié)語

并運(yùn)用相應(yīng)的檢修手段準(zhǔn)確地找出原因，然后采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，保證地鐵車輛整體的可靠性，使地鐵車輛能夠正常、穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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