簡述南京地鐵三號線牽引系統及故障分析

谷圣仁

（南京地鐵運營有限責任公司,南京 210012）

簡述南京地鐵三號線牽引系統及故障分析

谷圣仁

（南京地鐵運營有限責任公司,南京 210012）

摘要：南京地鐵三號線連接著浦口、江寧、市中心等重要片區，是南京市最為重要的地鐵路線。地鐵檢修及調試工作是地鐵安全運營的重要保障，而牽引系統是地鐵檢修工作的重點和難點，本文結合作者工作的實際案例進一步淺析了南京地鐵三號線牽引系統的組成及系統故障分析，僅供參考。

關鍵詞：南京地鐵；三號線；牽引系統；故障分析

1　南京地鐵三號線牽引系統概述

相對于南京地鐵一二號線的牽引系統采用的是阿爾斯通公司提供的相關產品而言，南京地鐵三號線牽引系統是由龐巴迪運輸公司提供的基于世界領先的尖端MITRAC逆變器系列，采用目前非常成熟可靠的微處理器驅動控制單元MITRAC CC DCU2。目前龐巴迪運輸公司已在全球范圍銷售超過10,000個IGBT逆變器，帶有散熱片的IGBT功率半導體，綜合控制單元的門極驅動單元以及DC-link電容均經過預裝配和預測試，可隨時用于使用。此系統的優勢包括以下幾點：

模塊化的系統設計。得到實踐驗證的標準化產品、低成本、重量輕的優勢與便于為用戶定制的優勢結合起來；完整的系統仿真和工廠測試系統，縮短了調試時間并提高了可靠性；使用緊湊設計而帶來的高的功率密度，為其它重要設備節省了空間；由于廣泛的應用經驗而取得了豐富的處理電磁干擾的技術經驗，并且使用了成熟的仿真工具，降低了整體風險。

2　南京地鐵三號線牽引系統主要設備

2.1受電弓

在“B”車車頂安裝受電弓，一個受電弓給本單元的兩輛動車的牽引設備和整列車的輔助逆變器供電。

升弓和落弓采用司機室的開關控制；單個受電弓的狀態能在DDU上顯示；可通過手搖升弓裝置實現緊急升弓（在控制電壓過低的情況下）；標準靜接觸壓力120N，并在100～140N范圍內可調；設有垂向止擋以防止受電弓在無觸網區段上的垂向運動；升弓時不會對觸網有嚴重沖擊，落弓時不會對底架有嚴重沖擊。

2.2避雷器

車頂每個受電弓附近安裝避雷器，避雷器將能有效防止來自車輛外部的過電壓（如雷擊等）和車輛內部的操作過電壓對車輛電氣設備絕緣的破壞。

2.3高壓熔斷器箱

主熔斷器為列車提供短路或嚴重過載保護。

2.4制動電阻

將接觸網無法吸收的再生能源轉化成熱量消耗掉。制動電阻溫度在牽引系統驅動控制單元（DCU/M）軟件中通過制動電阻斬波器消耗功率計算得到，一旦制動電阻溫度高，制動力矩將受到限制；當制動電阻溫度超過了最大值，牽引逆變器將被封鎖。采用強迫風冷，進風口設網罩，以防止線路旁的落葉或塑料袋等雜物吸入。

2.5牽引電機

本電機是一個三相鼠籠異步電機，它在牽引模式下將電力轉變成機械能且在制動時將機械能轉換成電能。采用全懸掛，有防脫落裝置，電動機采用自然通風冷卻方式，進風口安裝金屬防護網。 所有牽引電機，在它們的外形尺寸、安裝尺寸和電氣性能方面，均能在所有動車的轉向架各個輪軸之間完全互換。所有需要周期性更換的部件，也必須是完全可以互換的。在維修電機時，僅更換定子或轉子，仍然能保證電機特性的一致性。

2.6高速斷路器

每個單元的兩個高速斷路器HSCB都設在本單元PH箱內部，它給車上牽引功率電路提供過流和短路保護。如果故障發生了，高速斷路器會迅速的將牽引設備從供電系統中隔離出來。

2.7牽引逆變器

主要由輸入濾波器、制動斬波器和牽引逆變模塊組成。

牽引逆變模塊（MCM）產生一個可變頻變幅的三相電壓以驅動牽引電機。當切換到制動模式時電能方向反轉，牽引電機作為發電機運作。此時機械能轉換成電能，通常被送回電網驅動其他列車或者消耗在制動電阻中。

線路濾波器降低了電路中的瞬態電壓以及諧波，并穩定了逆變器的直流網壓輸入。每個線路濾波器包含一個線路電抗器以及一個分別置于牽引逆變器或輔助逆變器內的輸入濾波電容器。

制動斬波器的作用是過壓控制和保護。當直流線電壓上升到一定水平時，制動斬波器的IGBT被觸發，并將能量傳輸到制動電阻上。當電壓回降到允許水平以后，制動斬波器即關閉。在關閉逆變器時，該斬波器還用來對直流環節進行放電。

每輛動車配備一臺VVVF牽引逆變模塊（MCM），一臺牽引逆變器為四臺并聯的交流異步牽引電機供電。

3　牽引系統故障分析

南京三號線車輛在調試過程中多次出現牽引逆變器關閉故障，下載車輛故障事件記錄為充電接觸器未按命令打開故障，分析故障原因為充電接觸器收到打開命令后，輔助觸點微動開關未隨主觸點一起打開，造成錯誤信號反饋回驅動控制單元DCU，引起DCU關閉牽引逆變器。

充電接觸器

充電接觸器廠家分析由于廠家充電接觸器磨具的長期使用，引起輔助觸點微動開關安裝位置出現偏差，輔助觸點微動開關動作行程偏小，造成主觸點打開時，輔助觸點微動開關無法正常打開的故障。

故障發生后，廠家針對故障產生原因提出了對應的整改方案：將微動開動位置從右側移到左側（因底座是鑄造件，由于拔模需要，左側比右側深一點，可以增加微動開關的行程），同時，增大微動開關固定軸孔的大小，墊片的軸心往外移，增大微動開關的行程。通過上述兩種改動，保證微動開關行程有足夠的余量。同時，廠家對故障件按照上述整改方案進行30000此全壽命試驗，全部通過。目前，南京三號線已按照上述整改方案進行整改。