論沈陽地鐵二號線列車空轉(zhuǎn)滑行引發(fā)的牽引逆變過流

曹剛 崔大為

摘要：沈陽地鐵二號線開通運營至今，因列車空轉(zhuǎn)滑行引發(fā)的 DCU 牽引模塊逆變過流較為普遍。本文主要介紹牽引系統(tǒng)的組成、工作原理，并通過實際案例，詳細(xì)分析列車空轉(zhuǎn)滑行引發(fā)的牽引逆變過流情況，并提出解決措施。

關(guān)鍵詞：逆變過流；DCU；空轉(zhuǎn)滑行；沈陽地鐵二號線

一、車輛概述

沈陽地鐵二號線列車為 6 輛編組、B2 型車，采用 VVVF 逆變器控制的交流異步電動機(jī)牽引傳動系統(tǒng)，3 動 3 拖編組型式，即 +Tc-Mp-M-T-Mp-Tc+。其中，Tc 表示帶司機(jī)室拖車；Mp 表示帶受電弓動車；M 表示不帶受電弓動車；T 表示無司機(jī)室拖車。

二、牽引工作原理

沈陽地鐵二號線列車采用 VVVF 逆變器控制的交流異步電動機(jī)牽引傳動系統(tǒng)，為車控方式（2C4M），利用牽引逆變器將直流電源逆變成變頻變壓的三相交流電驅(qū)動牽引電機(jī)，通過齒輪傳動裝置將牽引力傳遞到列車輪對上。經(jīng)受電弓接觸受流輸入的 DC1500V 直流電由牽引逆變器變換成頻率、電壓均可調(diào)的三相交流電，向異步牽引電動機(jī)供電。

三、牽引控制系統(tǒng)構(gòu)成和功能

沈陽地鐵二號線列車牽引控制系統(tǒng)主要由司機(jī)控制器、各指令開關(guān)、有接點控制電路、列車控制與診斷系統(tǒng)（TCMS）和傳動控制單元（DCU）等構(gòu)成，主要完成列車有關(guān)牽引的控制指令及狀態(tài)的給出、傳輸和診斷等，實現(xiàn)列車牽引/ 電制動控制、電傳動系統(tǒng)故障保護(hù)等。

四、牽引實施

沈陽地鐵二號線列車主控手柄牽引級位分為 P1 至 P4 四個檔位，推主控手柄離開“RB”位至“牽引”位，列車將以給定檔位牽引運行。列車運行時，隨著牽引力或制動力大小的給出，DCU 根據(jù)牽引力或制動力大小、檢測到的網(wǎng)壓值以及本車和本單元拖車車輛載荷等信息發(fā)出觸發(fā)脈沖，控制牽引逆變器根據(jù)牽引或電制動特性輸出一定頻率和電壓的三相交流電給牽引電機(jī)，產(chǎn)生列車的輪固牽引力或電制動力。DCU 在控制逆變器的同時，對列車進(jìn)行防空轉(zhuǎn)及防滑控制。

五、DCU 故障類別

沈陽地鐵二號線車輛 DCU（傳動控制單元）故障代碼（十進(jìn)制）范圍為 1000～1999，如編碼為 1234 的故障，為 2 號車 DCU 的第 34 號故障。TCMS 將故障劃分為嚴(yán)重故障（等級 1）、中等故障（等級 2）、輕微故障（等級 3）三個等級。沈陽地鐵二號線車輛分別在 2 車、3 車和 5 車上各設(shè)有一個 DCU，各車故障類型一樣，僅故障代碼按規(guī)則編碼不同。下文中提及的“模塊 1 逆變過流”故障，故障代碼為 1205/1305/1505，故障等級為 3 級。

六、列車空轉(zhuǎn)滑行數(shù)據(jù)分析

某日 8：20 起，沈陽地鐵二號線多次列車運行至某區(qū)段時報牽引力及制動力減弱，DCU 牽引模塊逆變過流。以當(dāng)日 220 車故障為例分析，TCMS 顯示 220 車?yán)塾嫲l(fā)生“模塊 1 逆變過流”19 次，且均在同一區(qū)段，從下圖 11：00 至 11：10 間220 車 EMR 記錄可看出，列車在 11：02：59 復(fù)位 HB 一次，在此之前，牽引過程中只有 3 車 DCU 的 MCC 啟動，即僅 3 車牽引電機(jī)工作。因三個動車只有一個動車工作，因此牽引力較小，此階段速度最高 14km/h；復(fù)位 HB 之后，即 11：03 至 11：10 之間，從圖中可看到網(wǎng)流較小，在 400A 以下，正常情況下網(wǎng)流為 800A 及以下， 說明此時 2 車和 5 車出現(xiàn)空轉(zhuǎn)滑行并伴有逆變過流，DCU 將通過減小力矩輸出抑制空轉(zhuǎn)滑行的產(chǎn)生，造成牽引力不足，故在 11：04 至 11：06 間階段速度最高僅能達(dá)到 14.1 km/h。

六、結(jié)論

針對沈陽地鐵二號線某區(qū)段除個別列車外，其余列車均出現(xiàn)牽引力小、牽引模塊逆變過流的情況，通過比對大量 ERM 波形，分析得出如下結(jié)論：

1.報逆變過流的列車均出現(xiàn)滑行現(xiàn)象，確定逆變過流是由列車空轉(zhuǎn)滑行引起。當(dāng)列車發(fā)生空轉(zhuǎn)滑行時，DCU 將通過減小力矩輸出來抑制空轉(zhuǎn)滑行的產(chǎn)生。對于車控列車，由于 DCU 統(tǒng)一對 4 根軸進(jìn)行空轉(zhuǎn)滑行保護(hù)，因此會出現(xiàn)逆變過流故障。逆變過流是對牽引電機(jī)及逆變器的保護(hù)，防止大電流對牽引電機(jī)及逆變器造成損傷。

2.列車在產(chǎn)生空轉(zhuǎn)滑行過程中，若駕駛?cè)藛T采用 P3、P4 大極位牽引或大制動級位，此種操作方式會加劇空轉(zhuǎn)滑行的情況。

3.列車出現(xiàn)空轉(zhuǎn)滑行的區(qū)段，建議對軌面情況進(jìn)行調(diào)查，確定是否由于鋼軌打磨施工等特殊原因存在粘水沙、粘油等情況。另外，由于上文提及的出現(xiàn)牽引模塊逆變過流故障的區(qū)段存在兩個 30‰的坡度，坡度較大將導(dǎo)致空轉(zhuǎn)滑行幾率增加，因此這段軌道的粘著條件對列車來說亦較為敏感。

參考文獻(xiàn)：

[1]南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司；沈陽市地鐵二號線車輛使用維護(hù)手冊（第 4 分冊 電氣牽引傳動系統(tǒng)、輔助供電系統(tǒng)、列車控制和診斷系統(tǒng)） SFM0900-000-00000SMS.

[2]閆磊，郭楓；永磁同步牽引系統(tǒng)在沈陽地鐵 2 號線地鐵車輛上的應(yīng)用；《機(jī)車電傳動》；2013 年第 3 期.

[3]魏紅梅，段利娟；沈陽地鐵 1 號線列車牽引/制動指令輸出故障的分析及解決措施；《電力機(jī)車與城軌車輛》；第 35 卷 第 5 期.

（作者單位：沈陽地鐵集團(tuán)有限公司 運營分公司）