地鐵電氣系統(tǒng)中牽引與輔助系統(tǒng)的故障檢修

李明陽(yáng)

摘要：近年來(lái)，為解決大型城市的交通堵塞問(wèn)題，我國(guó)開(kāi)始在各大型城市進(jìn)行地鐵建設(shè)，事實(shí)證明地鐵的運(yùn)行在很大程度生解決了交通堵塞問(wèn)題。但地鐵是一個(gè)復(fù)雜的車(chē)輛系統(tǒng)，再加上其運(yùn)行特點(diǎn)的特殊性使得地鐵車(chē)輛電氣系統(tǒng)中牽引系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)這樣或那樣的故障。本文正是以此為背景，從地鐵車(chē)輛電氣系統(tǒng)中牽引與輔助系統(tǒng)重要元件的特點(diǎn)出發(fā)，分析了其牽引與輔助系統(tǒng)的故障，并探討了相應(yīng)的檢修措施。關(guān)鍵詞：地鐵車(chē)輛；牽引系統(tǒng)；輔助系統(tǒng)；故障；檢修

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.109

1引言

地鐵的運(yùn)行在很大程度上解決了我國(guó)大型城市的交通堵塞問(wèn)題，極大的促進(jìn)了我國(guó)的城市化建設(shè)。但在實(shí)際的地鐵運(yùn)行過(guò)程中，地鐵的牽引與輔助系統(tǒng)卻經(jīng)常出現(xiàn)這樣或那樣的故障。這些故障的出現(xiàn)可能會(huì)影響整條地鐵線路的運(yùn)營(yíng)，進(jìn)而嚴(yán)重影響人們的日常出行。因而現(xiàn)階段有必要針對(duì)地鐵車(chē)輛電氣系統(tǒng)中牽引與輔助系統(tǒng)故障進(jìn)行探討。

2牽引與輔助系統(tǒng)主要元件特點(diǎn)分析

2.1牽引系統(tǒng)主要元件特點(diǎn)

牽引系統(tǒng)對(duì)地鐵的正常運(yùn)行以及地鐵的安全起著重要的作用，牽引系統(tǒng)也由復(fù)雜的元件組成。其中線路濾波器的作用是將輸入的電流平滑化，減少地鐵間的干擾，從而保證地鐵運(yùn)行的安全，此外，它還可以保障地鐵發(fā)生突然接地故障時(shí)不會(huì)損壞牽引系統(tǒng)的其他設(shè)備；牽引系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)通常采用懸掛的方式安裝，是一種三相鼠籠式交流電動(dòng)機(jī)；牽引系統(tǒng)的逆變器由多種輔助元件組成，如逆變橋、支持電容等等；牽引系統(tǒng)的輔助斷路器位于逆變箱內(nèi)，它可以針對(duì)一些過(guò)流現(xiàn)象進(jìn)行保護(hù)，如接地、短路等。

2.2輔助系統(tǒng)主要元件特點(diǎn)

輔助系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單一些，它主要負(fù)責(zé)地鐵上的電流控制，因而其包含的元件都是與電流相關(guān)的。一是蓄電池組，它由多個(gè)單體的定壓蓄電池組成，以滿(mǎn)足地鐵運(yùn)行的需求，對(duì)其保護(hù)時(shí)要格外注意電壓和電流的控制；二是DC/DC變換器，即蓄電池充電器，它可以為地鐵提供直流電，現(xiàn)階段的地鐵大都設(shè)有兩個(gè)或以上的蓄電池充電器；三是DC、AC逆變器，即輔助逆變器，它做為地鐵上的輔助電源，可以直接為地鐵內(nèi)的電器設(shè)備提供交流電。

3牽引系統(tǒng)故障與檢修

3.1牽引系統(tǒng)故障

（1）運(yùn)行狀態(tài)異常。地鐵剛開(kāi)始啟動(dòng)或處于高負(fù)載等狀態(tài)時(shí)極有可能發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象，而過(guò)載現(xiàn)象不屬于地鐵規(guī)定的運(yùn)行狀態(tài)，即異常運(yùn)行狀態(tài)。通常這種情況下會(huì)使地鐵電網(wǎng)內(nèi)的電壓和電流發(fā)生大幅度波動(dòng)，而這種波動(dòng)可能會(huì)被識(shí)別為系統(tǒng)短路，最終引發(fā)繼電器的誤動(dòng)作。

（2）非金屬性短路故障。地鐵三軌在設(shè)計(jì)之時(shí)全面考慮了絕緣保護(hù)，但地鐵每天都要在同一條線路上運(yùn)行多次，而且同一線路有著多輛地鐵，長(zhǎng)此以往，就會(huì)出現(xiàn)絕緣保護(hù)層老化甚至脫落的現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生雨雪天氣時(shí)，將使老化的三軌產(chǎn)生導(dǎo)電現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)非金屬性短路故障。這種故障是非金屬性短路故障中最常見(jiàn)的。此外，還有電弧短路故障等非金屬性短路故障。

（3）金屬性短路故障。金屬性短路故障有兩種主要類(lèi)型：一是鋼軌和三軌之間的直接接觸引發(fā)的金屬性短路故障；二是絕緣支座被擊穿后，內(nèi)部與供電系統(tǒng)相連的接地扁銅與三軌接觸引發(fā)的金屬性短路故障。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)罔F的停電檢修完成后，檢修工人的金屬檢修工具放在了鋼軌和三軌之間沒(méi)有及時(shí)帶走，這時(shí)進(jìn)行接地試運(yùn)行將產(chǎn)生金屬性短路故障。

3.2牽引系統(tǒng)的故障檢修

就目前而言，由于大多數(shù)的地鐵牽引系統(tǒng)故障大都發(fā)生在距離牽引變電所較遠(yuǎn)的位置，因而借助故障仿真進(jìn)行近距離的分析更為方便。通過(guò)仿真可以識(shí)別出饋線電流，通過(guò)電流的變化就可以找出發(fā)生故障的位置（通常情況下，距離故障越近，電流越大，電流上升速度越慢）。不僅如此，模擬仿真的檢修模式還可以避免暫態(tài)過(guò)程的干擾，通過(guò)相關(guān)的參數(shù)設(shè)置，可以十分準(zhǔn)確的模擬故障，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的故障分析，找出故障發(fā)生的原因，實(shí)現(xiàn)精確的檢修。

4輔助系統(tǒng)故障與檢修

4.1輔助系統(tǒng)故障

（1）電容器故障。逆變器是輔助系統(tǒng)的重要元件，它可以為地鐵的一系列設(shè)備提供交流電。其內(nèi)部起穩(wěn)壓作用的電容器表面具有一層氧化鋁薄膜，雖然該薄膜耐性好且可以自行恢復(fù)，但在地鐵運(yùn)行過(guò)程中其破壞速度更快，往往發(fā)生氧化鋁薄膜的損壞而導(dǎo)致電容器故障。

（2）電力半導(dǎo)體器件故障。輔助系統(tǒng)除了會(huì)發(fā)生電容器故障以外，還會(huì)發(fā)生電力半導(dǎo)體故障。由于逆變器長(zhǎng)期工作在強(qiáng)烈的電浪涌中，而逆變器在設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮這一工作環(huán)境，因此逆變器中的電力半導(dǎo)體就極為容易發(fā)生故障。

（3）弱電半導(dǎo)體器件故障。在輔助系統(tǒng)中除了會(huì)發(fā)生電力半導(dǎo)體故障外，還會(huì)發(fā)生弱電半導(dǎo)體故障，而且輔助系統(tǒng)的元器件中包含了大量的弱電半導(dǎo)體，一旦出現(xiàn)弱電半導(dǎo)體故障，將影響整個(gè)輔助系統(tǒng)的工作。

弱電半導(dǎo)體故障主要有兩種導(dǎo)致原因，一是弱電半導(dǎo)體長(zhǎng)期工作導(dǎo)致其可靠性降低；二是一些外部原因?qū)е缕浒l(fā)生故障，如過(guò)電應(yīng)力失效等。

4.2輔助系統(tǒng)檢修

就目前而言，在輔助系統(tǒng)的檢修過(guò)程中通常借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷方式，該檢修方式可以總結(jié)為三個(gè)大的步驟：第一步是訓(xùn)練創(chuàng)建網(wǎng)格，通過(guò)將輔助系統(tǒng)的樣本信息輸入到網(wǎng)格中，經(jīng)過(guò)大量的訓(xùn)練獲得目標(biāo)診斷網(wǎng)絡(luò)；第二步是網(wǎng)絡(luò)診斷，通過(guò)提取特征并進(jìn)行故障預(yù)處理在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中檢測(cè)故障；第三步是根據(jù)檢測(cè)出的故障原因采取合適的方式進(jìn)行維修。

5結(jié)束語(yǔ)

地鐵的運(yùn)行很大程度上解決了大型城市的交通堵塞問(wèn)題，但要想保障地鐵的正常運(yùn)行就必須對(duì)其牽引與輔助系統(tǒng)的故障進(jìn)行合理的檢修。本文分析了地鐵牽引與輔助系統(tǒng)的故障以及相應(yīng)的檢修方式，希望對(duì)地鐵的平穩(wěn)運(yùn)行有一定的幫助。