地鐵列車蓄電池溫度異常的故障案例分析

齊曉華　李春亞

摘 要：車載蓄電池組在地鐵列車輔助供電系統(tǒng)中是一個重要設(shè)備，它作為列車控制設(shè)備和各種應(yīng)急照明的備用電源，能夠保障列車主要控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定。列車主供電系統(tǒng)故障時蓄電池可提供四十五分鐘的緊急負(fù)載，包括緊急照明、緊急通風(fēng)、車載安全設(shè)備及廣播通訊系統(tǒng)等，并保證列車開關(guān)車門一次。文章結(jié)合地鐵列車運(yùn)營過程中的實(shí)際案例分析地鐵列車蓄電池溫度異常的事件情況、故障原因及分析、故障處理建議等。地鐵列車檢修部門平時應(yīng)做好同類零件的普查工作，及時發(fā)現(xiàn)故障零件、及時更換并查明原因，可以給地鐵列車檢修人員提供技術(shù)參考，為地鐵的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

關(guān)鍵詞：蓄電池；溫度異常；溫度傳感器；故障分析

中圖分類號：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）17-0045-02

Abstract： The on-board battery is an important equipment in the auxiliary power supply system of the subway train. As the train control equipment and all kinds of emergency lighting backup power， it can guarantee the safety and stability of the main train control system. The battery can provide 45 minutes of emergency load when the main power supply system fails， including emergency lighting， emergency ventilation， on-board safety equipment and broadcast communication system， and ensure that the train door is closed once. Based on the actual case of subway train operation， this paper analyzes the events， causes and analysis of the abnormal temperature of the storage battery of the subway train， as well as the suggestions for the fault treatment and so on. The subway train maintenance department should do a good job in the general survey of the similar parts at ordinary times， find out the faulty parts in time， replace and find out the reasons in time， and can provide technical reference for the subway train maintenance personnel， to protect the subway safe operation.

Keywords： storage battery； temperature anomaly； temperature sensor； fault analysis

1 地鐵列車車載蓄電池組的重要作用

地鐵列車車載蓄電池組是地鐵車輛輔助供電系統(tǒng)中的重要設(shè)備，它作為列車控制設(shè)備和應(yīng)急照明的備用電源，能夠保障列車主要控制系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定。蓄電池在列車主供電系統(tǒng)接通前為列車激活各控制系統(tǒng)，同時為輔助逆變器提供控制電源。當(dāng)線路電網(wǎng)無網(wǎng)壓或帶充電機(jī)的輔助逆變器全故障不工作情況下，蓄電池為車上應(yīng)急照明、與安全有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、列車的全部通信設(shè)備（包括PIDS、廣播、無線電等）以及緊急通風(fēng)設(shè)備、門控設(shè)備等提供緊急供電電源，維持規(guī)定的緊急供電時間，滿足乘客安全逃生與供電需求。在降弓狀態(tài)下為地鐵車輛DC110V（以B型地鐵為例）控制電路、照明、網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、PIDS系統(tǒng)等低壓設(shè)備提供DC110V電源，保證地鐵車輛升弓并投入工作。列車蓄電池組應(yīng)該具備穩(wěn)定可靠的性能，蓄電池溫度異常故障會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)控制與診斷系統(tǒng)TCMS發(fā)出報(bào)警，從而影響列車的正常運(yùn)行。本文結(jié)合南寧城市軌道交通公司地鐵運(yùn)行中的實(shí)際故障案例分析地鐵列車蓄電池溫度異常事件、故障原因及故障處理建議等。

2 地鐵列車蓄電池溫度異常的故障案例分析

2.1 蓄電池溫度異常故障簡述

2016年10月19日11：49分，0102車Tc2車蓄電池溫度異常（黃色報(bào)警），行車調(diào)度命令司機(jī)原地待令。12：08駐站人員上車確認(rèn)為HMI顯示Tc2車蓄電池溫度異常，為黃色警示提示，無其他故障。12：11黃色報(bào)警升級為紅色報(bào)警，12：14行車調(diào)度命令司機(jī)將列車進(jìn)入備車線轉(zhuǎn)備用。12：58檢修調(diào)度與行車調(diào)度溝通完成，接到報(bào)告后，檢修中心專業(yè)技術(shù)人員上0102車進(jìn)行故障確認(rèn)。檢修技術(shù)人員向檢修調(diào)度請點(diǎn)后前往火車東站，在向行車調(diào)度申請進(jìn)入軌行區(qū)并得到同意后，對0102車進(jìn)行車下與登車檢測。檢修技術(shù)人員上車確認(rèn)時，在HMI屏上確認(rèn)Tc2車蓄電池溫度異常紅色警示故障已消失，轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色警示故障。檢修技術(shù)人員對“MVB復(fù)位”開進(jìn)行復(fù)位和對“輔助逆變器”空開進(jìn)行開合操作后，故障暫時消失。經(jīng)測量后發(fā)現(xiàn)溫度傳感器阻值與該溫度下的定值阻標(biāo)不符，懷疑此次報(bào)警為溫度傳感器故障導(dǎo)致。隨后檢修人員再次登車，對列車進(jìn)行重新激活，等待5分鐘后，HMI屏再次出現(xiàn)Tc2車蓄電池溫度異常紅色警示故障，懷疑為溫度傳感器故障導(dǎo)致。14：33檢修技術(shù)人員認(rèn)定該故障暫不影響列車運(yùn)行，可繼續(xù)作為線備車，待列車回庫后做進(jìn)一步處理。

2.2 故障原因及綜合分析

為了確認(rèn)蓄電池是否確實(shí)發(fā)生溫度異常，溫度傳感器是否存在異常，在對列車斷激活、降弓后，檢修人員進(jìn)入軌行區(qū)對蓄電池箱進(jìn)行檢測。在使用紅外測溫槍對蓄電池溫度進(jìn)行檢測后，得到當(dāng)時蓄電池實(shí)際溫度為28℃左右。測量溫度傳感器阻值，為111歐姆左右，由此暫時判斷蓄電池溫度正常，懷疑為溫度傳感器故障。故障的直接原因?yàn)門c2車的蓄電池溫度傳感器故障，輸出錯誤溫度值，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)控制與診斷系統(tǒng)TCMS判斷蓄電池溫度出現(xiàn)異常，進(jìn)而發(fā)出報(bào)警。

2.3 溫度傳感器故障分析

經(jīng)現(xiàn)場人員檢測，當(dāng)時蓄電溫度池實(shí)際溫度為28℃左右，溫度傳感器的實(shí)際阻值為111Ω左右。蓄電池溫度傳感器的型號為PT100B，查閱溫度-阻值表可以看出，當(dāng)環(huán)境溫度為28℃左右時，溫度傳感器的阻值應(yīng)在111Ω左右，因此Tc2車溫度傳感器參數(shù)正常。2016年10月19日晚，在0102車回廠后，檢修技術(shù)人員對Tc1車和Tc2車的蓄電池溫度傳感器進(jìn)行互換后故障消失。經(jīng)測量，原安裝在Tc1車的溫度傳感器阻值為110.3Ω，在合理范圍內(nèi)。重新安裝Tc2車蓄電池箱溫度傳感器后，激活列車觀察1h左右未再出現(xiàn)故障，對相應(yīng)接線進(jìn)行檢查未發(fā)現(xiàn)異常，現(xiàn)車輛狀態(tài)良好，待繼續(xù)跟蹤。因此暫時排除由于蓄電池溫度傳感器內(nèi)部故障，導(dǎo)致輸出溫度值異常的可能。

2.4 TCMS故障分析

根據(jù)株洲機(jī)車時代提供的信息，蓄電池箱TCMS溫度報(bào)警的邏輯為：當(dāng)溫度傳感器檢測到的溫度達(dá)到50℃及以上維持10分鐘，啟動一級報(bào)警（中等警告-黃色報(bào)警），當(dāng)溫度達(dá)到55℃及以上維持10分鐘后，啟動二級報(bào)警（嚴(yán)重警告-紅色報(bào)警）。綜上推斷，由于溫度傳感器的阻值過小，導(dǎo)致輔助逆變器判斷蓄電池溫度傳感器檢測到溫度過高，進(jìn)而導(dǎo)致溫度報(bào)警的發(fā)生。分析0102車發(fā)生黃色警報(bào)前20分鐘的事件記錄，發(fā)現(xiàn)Tc2車蓄電池溫度在發(fā)生黃色報(bào)警前10分鐘，蓄電池溫度曲線已經(jīng)出現(xiàn)異常跳動。之所以在11：49：08之前未發(fā)生黃色報(bào)警，是因?yàn)樵?1：39：08及之前，出現(xiàn)了小于等于50℃的溫度值（見圖1），不滿足持續(xù)10分鐘超過報(bào)警溫度的條件。在11：39：08到11：49：08期間，滿足持續(xù)10分鐘超過50℃報(bào)警溫度的條件（見圖2），故出現(xiàn)報(bào)警。在監(jiān)測圖中Tc2車蓄電池溫度比Tc1車蓄電池溫度29°C高，查看正常情況下的蓄電池溫度發(fā)現(xiàn)，正常情況下Tc1車的蓄電池溫度和Tc2車蓄電池溫度幾乎相同。由上述情況可知TCMS的溫度報(bào)警邏輯與廠家提供的信息一致，可暫排除由于TCMS系統(tǒng)邏輯故障，導(dǎo)致輸出溫度值異常的可能。

綜合上述0102列車Tc2車蓄電池溫度正常，初步排除溫度傳感器故障及TCMS系統(tǒng)故障。本次故障有可能為MVB故障、溫度傳感器接線插口故障及連接線故障，需進(jìn)一步跟進(jìn)調(diào)查。遇到類似問題除了對蓄電池溫度傳感器及相關(guān)設(shè)備做全面的檢查，逐一排除疑點(diǎn)，還應(yīng)及時聯(lián)系廠家到現(xiàn)場，檢修中心技術(shù)人員持續(xù)跟進(jìn)故障，保證車的正常狀態(tài)。

3 結(jié)束語

在地鐵列車日常維護(hù)中，檢修部門應(yīng)做好同類零件的普查工作，及時發(fā)現(xiàn)故障零件，及時更換并查明原因。乘務(wù)分中心應(yīng)對司機(jī)進(jìn)行有關(guān)故障處理的培訓(xùn)，特別是通過重置“MVB復(fù)位按鈕”和對“輔助逆變器”空開來臨時消除報(bào)警的方法，避免影響正線行車的事件發(fā)生。另外，相關(guān)設(shè)備單位應(yīng)做好溫度傳感器出現(xiàn)故障的原因分析，并制定有關(guān)方案避免此類故障的再次發(fā)生。希望地鐵列車蓄電池組溫度異常故障案例分析可以給地鐵車輛檢修人員及乘務(wù)中心司機(jī)提供技術(shù)參考，共同為地鐵的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)：

[1]惠秀美，韓正超.城軌地鐵列車應(yīng)急供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013

（36）：28.

[2]何斌.深圳地鐵1號線續(xù)建工程列車蓄電池充電機(jī)應(yīng)急啟動板高壓輸入電路的改進(jìn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（23）：

184.