地鐵車輛電氣系統及其故障系統分析

劉尚帥 李春革

沈陽地鐵集團有限公司運營分公司

地鐵車輛電氣系統及其故障系統分析

劉尚帥 李春革

沈陽地鐵集團有限公司運營分公司

隨著我國地鐵車輛的日趨完善，乘坐地鐵出行已經成為很多城市居民的首選工具。最近幾年地鐵電氣系統的故障時有發生，文章針對電氣設備在使用過程中出現各種各樣的故障，論述了工作人員如能迅速找到故障原因，并排除故障，對提高勞動生產率，減少經濟損失和保障安全生產都具有重大意義。

地鐵車輛；故障分析；電氣檢修

城市軌道交通運營是一項較為復雜的系統工程，其安全保障工作涉及眾多設備，而在運營過程中所出現的設備故障中，以電氣設備故障所引發的災害頻率更大、危害性也更高。工作人員如能有效預防或及時找到故障原因，并排除故障，最大限度地消除安全隱患，將能夠更充分滿足地鐵列車的駕駛任務。對提高設備利用率，防止故障的發展惡化和減少經濟損失都具有重大意義。

1 車輛電氣系統中部件特點

1.1 車輛概論

沈陽地鐵一號線采用的是國產化B型車，車輛編組是三動三拖，編組為+Tc-Mp-M-T- Mp- Tc+，即二車、三車、五車為動車(有牽引電機，可以提供動力)，一車、四車、六車為拖車，沒有動力。

列車牽引系統和列車診斷系統采用的是日本三菱公司的產品，制動系統采用的是德國克諾爾公司的控制產品，車門采用的是北京博得公司的產品。整車由長春客車廠和大連機車車輛有限公司組裝。

1.2 受電弓

DC1500V電源是通過受電弓從架空電網上得到的。受電弓安裝在車頂。電流經由受電弓端子流到車底架下部的高速斷路器(HB)。受電弓通過壓縮空氣進行升降，由電磁閥控制。如果主風缸壓縮空氣壓力過低，升弓泵就會啟動打風，從而將受電弓升起。

1.3 高速斷路器

為了使牽引系統與直流1500V供電電源連接或斷開，在每個動車裝有一臺高速斷路器。集成安裝在箱中的主要優點是：可以節省車下空間用于其他設備安裝，并且使HB與外界環境隔離。高速斷路器安裝在受電弓與VVVF(牽引逆變器)之間，能高效地保護由于短路、接地等造成的過流，其保護范圍與變電所保護協調。它的限流特性和高速切斷能力能防止由于短路或過載而引起的損壞。高速斷路器HB的分斷能力是雙向的，所以它能從電網隔離設備也可以在再生制動過程中隔離，并且對地有很高的絕緣等級，高的分斷能力，短的響應時間，不受氣候條件的影響，具有長使用壽命。

1.4 制動系統

沈陽地鐵一號線采用的是蘇州克諾爾公司的制動系統產品，主要組成為：空氣壓縮機、網關閥，智能閥等。

沈陽地鐵一號線電客車的六節編組中，每個車廂都有一個網關閥和一個智能閥，網關閥控制一位端轉向架，智能閥控制二位端轉向架，網關閥負責與列車總線進行通訊。

列車制動系統采用的是電-空混合制動，在列車高速運行中時，如果列車進站需要制動，首先動車的牽引電機將由電動機轉化為發電機，電流通過VVVF(牽引逆變器)變成1500V直流通過HB(高速斷路器)回饋架空電網，此時動車速度降低，但此時動車的閘瓦并沒有動作，而此時由于拖車沒有牽引電機，而列車各個車廂要保持一致的速度，列車控制系統會發出控制命令，拖車的閘瓦接觸踏面，降低拖車的速度，從而使列車各個車廂的速度保持一致，這樣有助于延長車廂之間連接的車鉤壽命。當列車的速度進一步下降，牽引電機的電流達不到網壓時，牽引電機的電流通過制動電阻變成熱量散發掉；列車速度進一步降低時，全列的閘瓦開始動作，這時列車的制動就完全變為空氣制動。

當列車出現緊急情況時，司機控制臺上有專門的緊急制動按鈕，當司機按動緊急制動按鈕時，列車控制系統會直接給出空氣制動的指令，閘瓦迅速動作，從而使列車在短時間內迅速停車。

在列車進站挺穩后，列車控制系統會給出保持制動的指令，從而防止電客車溜車。而當司機發車，司控器給出牽引指令后，保持制動自動緩解，無需司機進行任何操作，從而列車建立牽引，可以動車。

2 車輛電氣系統的故障查詢

當地鐵車輛出現電氣故障不能工作時，應通過查詢司機故障報單及列車控制系統的故障履歷等了解車輛的各種情況。這是修理地鐵車輛中非常重要的一步，也往往是容易被修理人員忽視的一步。這也是在修理過程中經常容易走彎路的重要原因。地鐵車輛的管理者和司機是最了解車輛狀況的人，向司機和地鐵車輛運用發生故障時的在場人員了解故障時的情況，是列車剛剛啟動時就產生的異常，還是運行一段時間后產生的異常。是明顯存在的故障現象，還是時有時無的故障現象，故障的外部表現，大致部位，發生故障的環境，是否靠近明火或在蒸汽等熱源，有無腐蝕性氣體侵蝕，有無漏水漏液等，這些條件均會使絕緣損壞或是導線或是零件損壞，引起故障。是否有人修理過，有無修理的原始記錄，修理的內容是什么？最好看原始記錄，以便找到合理的途徑，也好對故障進行分割，而找到正確的產生故障的原因，以便采取正確的修理方案。同時，還應了解故障前后車輛的狀態及司機做出了什么應急處理措施，行車調度給出了什么處理意見，故障是是偶然的還是斷續發生的或直到后面發展嚴重的情況，應及時作好記錄，這將有利現在和以后的檢修。

運行中的故障若為：制動系統故障，即某一個閥報故障，用網關閥舉例說明，網關閥會用自身的通訊模塊將故障代碼傳到列車診斷系統(TMS)，TMS系統顯示屏會顯示故障代碼，司機報告行車調度員并進行初期故障處理，調度員也將根據故障情況決定列車是否維持運行，是否下線回庫由專業技術人員進行處理；若故障嚴重致使列車無法運行，則啟動三方通話程序，由更專業的技術人員與司機進行溝通，指導司機進行故障處理，盡快使列車故障恢復。發生重大故障而無法修復時，列車將清客并退出服務，進入正線存車線，待運營結束后回段檢修。

3 結束語

地鐵車輛電氣系統故障是一個十分值得關注的問題。工作中一方面應注重對故障前瞻性的研究，優化故障處理程序、加大規章培訓、演練的力度；另一方面，應通過對故障事件的分析總結，使工作人員故障處理水平實現質的飛躍。在遇到電氣故障時，能準確查明故障原因，合理正確地排除故障，為安全運營提供充分保障。

[1]王玉寶. 城軌車輛交流傳動系統簡析，硅谷，2010年19期

[2]陶生桂，胡兵.城市軌道車輛電氣傳動系統發展綜述，電力機車與城軌車輛，2007年02期