地鐵車輛電氣系統中的牽引與輔助系統故障檢修分析

胡倆

摘 要：筆者將以電氣系統中的牽引與輔助系統構成為出發點，分別探究地鐵車輛電氣系統中牽引與輔助系統的故障分析與檢修，以供相關人士參考。

關鍵詞：地鐵車輛；牽引與輔助系統；故障檢修

1 地鐵車輛電氣系統中的牽引與輔助系統的構成

1.1 牽引系統構成

第一，線路濾波器：平滑輸入電流是線路濾波器的主要作用，抑制接觸網與車輛間相互干擾，避免車輛遭到接觸網的影響。與此同時，線路濾波器具有保護車輛變電所斷路器斷開的功能，即使突然發生接地故障，牽引系統其他設備所受到的損壞不大。

第二，高速斷路器：逆變箱是安置高速斷路器的場所，主要用于保護因接地、短路等產生的過流情況，達到與變電所協調的效果。

第三，牽引逆變器：逆變橋、DUC控制板、GDU單元以及支持電容等是組成牽引逆變器的重要部件。

1.2 輔助系統構成

第一，蓄電池組：蓄電池組由若干個額定電壓電池單元組成，且包括以下幾種蓄電池保護方式：首先，蓄電池充電器控制充電電壓；其次，保護充電過程中的過電壓與過電流，且隔離蓄電池與充電器；最后，蓄電池分斷接觸器，迫使蓄電池與負載處于隔離狀態。

第二，DC/AC逆變器：DC/AC逆變器亦稱之為輔助逆變器，架空接觸網是輔助逆變器受電方式，以達到輔助電源的效果。

第三，DC/DC變換器：DC/DC變化器亦稱之為蓄電池充電器，屬于直流供電。一般而言，蓄電池充電器有兩個或兩個以上。在此情況下，若一個蓄電池充電器出現故障，其他蓄電池充電器將繼續工作，為車輛運行提供保障。

2 牽引系統的故障分析與檢修

2.1 故障分析

首先，非正常運行狀態：地鐵車輛在處于制動、過三軌無電區、啟動狀態下，若是在上下班車輛運行高峰期，易出現過載現象。在此情況下，易發生車輛制動問題，迫使電網電流與電壓波動較大，致使繼電器保護裝置出現誤動作，損害地鐵車輛電網系統。

其次，非金屬性短路故障：顧名思義，非金屬性短路故障即在非金屬性狀況下發生的短路故障。受地鐵車輛運行時間增加的影響，支撐件上會出現污穢等現象，或者絕緣支座絕緣保護出現老化等問題。

最后，金屬故障：金屬故障即以鋼軌和三軌為媒介發生的金屬接觸。例如，在停電檢修供電系統過程中，工作人員忘記將放置于鋼軌和三軌間的金屬工具帶走，致使鋼軌與三軌間發生直接短路故障。

2.2 故障檢修

故障仿真分析是地鐵車輛牽引系統的檢修方式。供電臂原理牽引變電所遠端是牽引故障發生的主要位置，利用仿真分析方式，研究近遠端斷路故障，進而獲得近遠端饋線電流，得到電流變化情況，即故障距離越小，電流越大，故障點離接觸網末端越近，電流上升速度越緩慢。在故障仿真分析中，將相關參數設置如下：地鐵車輛在0.05s時啟動，且到0.11s時分別將遠端故障模擬實驗設置于2km和3km處，達到模仿實際短路情況的目的。在分析直流饋線電流仿真結果的基礎上，獲得指數函數。在故障仿真分析過程中，有效掌握直流饋線的電流大小與變化情況，判斷牽引系統運行狀態，達到檢修效果。

3 輔助系統的故障分析與檢修

3.1 故障分析

第一，電容器故障：鋁電解電容器具有穩壓作用，主要安裝至逆變器內部。在電容工作基礎上，鋁電解電容器的氧化膜易受到損害。鋁電解電容器具有一定自愈功能，但若破壞速度超過自愈速度，氧化膜則會遭到破壞，影響電容器正常運轉。

第二，電力半導體器件故障：強烈電浪涌是逆變器的工作環境，然而，電力半導體器件失效是造成逆變器發生故障的關鍵因素。

第三，弱電半導體器件故障：逆變器中包含多個弱電半導體器件，一旦其中一個發生故障，將導致整個系統性能下降，影響系統正常運行。其中，靜電損傷失效、機械過應力失效以及溫度失效等均是導致弱電半導體器件發生故障的原因。

3.2 故障檢修

神經網絡故障診斷法是輔助系統故障檢修的主要方法，具體而言包括兩方面內容。一方面，訓練創建網絡，即將輔助系統信息樣本傳輸至未訓練的網絡中，采用ANN訓練方式，對此數據、信息進行訓練，在自學基礎上，獲得診斷網絡效果。另一方面，網絡診斷，在神經網絡基礎上，開展向前計算工作。以特征提取和預處理為依據，處理輔助系統中的樣本信息和相關故障數據，并開展故障檢測工作，達到檢修目的。

4 小結

綜上所述，為保證地鐵車輛電氣系統安全運行，以科學技術為指導，分析電氣系統中牽引系統與輔助系統發生故障的原因，采用行之有效的措施，高效處理牽引系統與輔助系統故障，提升其檢修水平，為地鐵車輛安全、有序運行提供保障。

參考文獻

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（作者單位：南京地鐵運營有限責任公司）