動車組牽引系統(tǒng)可靠性分析

王中明　劉森　馮全克

摘 要：動車組牽引系統(tǒng)是整個動車組至關(guān)重要的電氣組成部分，其性能的穩(wěn)定直接影響了列車的平穩(wěn)運(yùn)行。為評估動車組牽引系統(tǒng)各組成部分對整個牽引系統(tǒng)可靠性影響，本文基于最小路集算法，建立牽引系統(tǒng)最小路集分析模型，通過對模型的簡要分析提出各組成部分對牽引系統(tǒng)可靠性的影響，力爭為動車組牽引系統(tǒng)可靠性提升提高幫助。

關(guān)鍵詞：動車組；牽引系統(tǒng)；最小路集；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.014

1 引言

隨著高速軌道列車的發(fā)展，高速動車組的安全運(yùn)行越來越受到人們的關(guān)注。動車組牽引傳動系統(tǒng)作為動車組電氣組成中的重要部分，其性能的可靠性以及穩(wěn)定性直接影響到了列車的正常運(yùn)行，本文基于最小路集算法，對牽引系統(tǒng)中的各個組成部分進(jìn)行整合，建立可靠性分析模型。通過對模型的分析得出各個組成部分對牽引系統(tǒng)的影響程度。

2 路集與最小路集概念

路集是指保證系統(tǒng)正常工作的各單元配合方式，如圖1所示的系統(tǒng)，從1到2有多條路可以實現(xiàn)，例如Aa就指的是從1到2的一個路集。根據(jù)圖1可得出從1到2的路集共有11種，分別是：

{B}，{BA}，{BAa}，{BAb}，{Bab}，{Ba}，{Bb}，{BAab}，{Aa}，{Ab}，{Aab}

上述路集中，如果去掉路集中任何一個單元后，系統(tǒng)無法正常工作，則說明該路集為最小路集。上圖所示系統(tǒng)中，最小路集為：{B}，{Aa}，{Ab}。

3 牽引系統(tǒng)路集模型建立

牽引系統(tǒng)的可靠性指的是能夠供給給列車運(yùn)行穩(wěn)定的牽引輸出性能。我國運(yùn)行的動車組列車往往采用的是8編組模式，對稱的兩個牽引單元組成。列車運(yùn)行過程中，電流流過的主要元器件有受電弓，避雷針，電壓電流互感器，跨接電纜，牽引變壓器、牽引變壓器冷卻系統(tǒng)，牽引電機(jī)等，將電能在動車組的流動過程簡化路集模型如圖2所示。

由于整列車存在主受電弓及備用受電工，則A、B可靠性框圖如圖3所示：

流過A、B的電流經(jīng)整車跨接線纜進(jìn)行傳輸，則C可靠性由跨接電纜及其端子連接等組成。由于受電弓的關(guān)系，電流存在兩套D、E變壓器系統(tǒng)如圖4所示。經(jīng)過變壓器的電流流入牽引電機(jī)，牽引電機(jī)冷卻系統(tǒng)（F、G、H、J）后轉(zhuǎn)化為機(jī)械牽引力。

通過對列車電流流動方向的研究，建立牽引系統(tǒng)路集模型，通過對路集模型的研究得出動車組牽引系統(tǒng)最小路集為：

{ACDF}，{ACDG}，{ACDH}，{ACDJ}，{ACEF}，{ACEG}，{ACEH}，{ACEJ}

{BCDF}，{ACDG}，{BCDH}，{BCDJ}，{BCEF}，{BCEG}，{BCEH}，{BCEJ}

4 最小路集分析

通過對列車牽引系統(tǒng)路集模型分析，可得出影響牽引系統(tǒng)最小路集共有16種，對最小路集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確認(rèn)各環(huán)節(jié)占用系統(tǒng)的比重如表1所示。

由表1可知，在整個牽引系統(tǒng)中受電弓系統(tǒng)及變壓器系統(tǒng)均占50%具有可替代性，而電機(jī)動力系統(tǒng)占比重25%，雖然單個電機(jī)動力系統(tǒng)的存在會出現(xiàn)影響牽引力大小，但不會出現(xiàn)牽引力的完全丟失，但是跨接電纜系統(tǒng)的可靠性占系統(tǒng)使用的100%，不存在替代性，其性能的穩(wěn)定決定了牽引系統(tǒng)的正常工作。

5 總結(jié)

通過對牽引系統(tǒng)電流的流動方向研究，建立牽引系統(tǒng)路集模型，分析最小路集數(shù)據(jù)，得出跨接電纜系統(tǒng)是左右系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素?？缃与娎|系統(tǒng)中包括各車間線纜、接頭端子、連接器等多個元部件組成，由于線纜連接為特殊過程，其工作穩(wěn)定性無法通過外表進(jìn)行判斷，所以其設(shè)計、工藝、施工質(zhì)量等尤為重要。希望本文的研究可以對牽引系統(tǒng)的可靠性研究提供幫助。

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