地鐵車輛電氣系統(tǒng)中牽引與輔助系統(tǒng)故障與檢修

于遠(yuǎn)智 常安東

沈陽地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)分公司

1 地鐵車輛電氣系統(tǒng)中牽引的故障分析與檢修

1.1 牽引系統(tǒng)的故障分析

牽引系統(tǒng)的故障分析包括以下幾個(gè)方面。

1.1.1 非正常運(yùn)行狀態(tài)。由于地鐵車輛運(yùn)行時(shí)處于制動(dòng)、過三軌無電區(qū)、啟動(dòng)狀態(tài)，并且車輛在上下班高峰時(shí)段經(jīng)常會(huì)處于過載的運(yùn)行狀態(tài)。這時(shí)會(huì)導(dǎo)致車輛制動(dòng)，制動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電流和電壓發(fā)生較大的波動(dòng)。這種負(fù)荷狀態(tài)與牽引系統(tǒng)的短路狀態(tài)十分相似，可能會(huì)導(dǎo)致繼電器保護(hù)裝置的誤動(dòng)作，對(duì)地鐵車輛的電網(wǎng)系統(tǒng)造成損害。

1.1.2 非金屬性短路故障。它是在非金屬狀態(tài)下出現(xiàn)的短路故障，多發(fā)生在雨雪等狀況，例如，軌道被雨雪覆蓋，此時(shí)雨雪將是供電系統(tǒng)傳播電流的導(dǎo)體，三軌是將整個(gè)絕緣支座固定在道床上，與接地扁銅有著可靠的絕緣關(guān)系。但隨著地鐵使用時(shí)間的延長(zhǎng)，車輛的支撐體就會(huì)出現(xiàn)老化或污穢的情況，導(dǎo)致電流泄漏，這些電流絕緣支座傳向接地扁銅，再通過變電所傳回負(fù)極。因此，應(yīng)對(duì)支撐體進(jìn)行定期保養(yǎng)，以免上述故障發(fā)生。此外，電弧短路也較為常見，它是因?qū)w接觸到了帶電體而造成的短路。

1.1.3 金屬性故障。金屬性故障指的是鋼軌和三軌間發(fā)生的金屬接觸，或是絕緣支座(支座底部設(shè)置了接地扁銅，與整個(gè)供電系統(tǒng)的地網(wǎng)結(jié)構(gòu)連接，主要用于三軌和大地的絕緣)被擊穿，導(dǎo)致接地扁銅和三軌直接發(fā)生短路的情況。例如供電系統(tǒng)在進(jìn)行停電檢修工作時(shí)，檢修人員并沒有將放置在鋼軌和三軌之間的金屬工具帶走，這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)重新送電時(shí)發(fā)生鋼軌與三軌之間的直接短路故障。

1.2 牽引系統(tǒng)的故障檢修

地鐵車輛牽引系統(tǒng)故障檢修通常采用故障仿真分析進(jìn)行檢修。地鐵牽引系統(tǒng)故障的位置通常位于供電臂原理牽引變電所的遠(yuǎn)端，通過對(duì)近遠(yuǎn)端斷路故障進(jìn)行仿真分析，分別得出近遠(yuǎn)端斷路點(diǎn)的饋線電流，從中能夠看出電流的穩(wěn)態(tài)值會(huì)隨著故障距離的變化而發(fā)生變化，即隨著故障距離的減小而增大，并且故障點(diǎn)離接觸網(wǎng)末端越近，電流上升的速度也就越慢，它能夠診斷出直流牽引網(wǎng)電壓有沒有發(fā)生突變。模擬仿真分析為了避開牽引變電站子模型的初始階段存在的暫態(tài)過程，通過設(shè)置以下模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行故障仿真分析，即設(shè)置1臺(tái)地鐵車輛在0.05s啟動(dòng)，在0.11s時(shí)分別在2km、3km處設(shè)置遠(yuǎn)端故障模擬試驗(yàn)，以此模仿實(shí)際的短路故障。通過分析直流饋線電流仿真結(jié)果，能夠得出類似的指數(shù)函數(shù)，即距離接觸網(wǎng)末端的距離越遠(yuǎn)，電流上升的越慢，電流的穩(wěn)定值就越高。通過故障仿真分析，檢測(cè)地鐵車輛直流饋線的電流大小和上升率，能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出牽引系統(tǒng)有沒有發(fā)生故障。

2 地鐵車輛電氣系統(tǒng)中輔助系統(tǒng)的故障與檢修

2.1 輔助系統(tǒng)的故障表現(xiàn)分析

一是電容器的故障。鋁電解電容器處于逆變器內(nèi)部，作用是穩(wěn)定車輛的運(yùn)行電壓。因電容工作時(shí)極易對(duì)氧化膜造成破壞，雖然氧化膜可以自行愈合，但自愈速度遠(yuǎn)小于損壞速度，因此僅依賴氧化膜自愈是無法滿足修補(bǔ)要求的，不僅會(huì)出現(xiàn)氧化膜破損，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)被擊穿，使電容器失效。

二是關(guān)于電力半導(dǎo)體器件所出現(xiàn)的故障。逆變器內(nèi)部的多個(gè)弱電半導(dǎo)體單元直接關(guān)系著逆變器能否正常工作，一旦某個(gè)部件出現(xiàn)故障，逆變器的整體功能將會(huì)受到影響，進(jìn)而對(duì)逆變器的整體性能帶來危害。逆變器失效原因可分為內(nèi)部原因與外部原因。內(nèi)部原因是逆變器固有特性發(fā)生了改變，外部原因是外界影響造成的故障。

三是關(guān)于弱電半導(dǎo)體器件方面的故障。對(duì)于每一個(gè)逆變器而言，其內(nèi)部都是存在著比較多的弱電半導(dǎo)體元器件，對(duì)于這些器件而言，將會(huì)直接的決定著整個(gè)逆變器是否可以正常的進(jìn)行工作，在里面的某一個(gè)部件出現(xiàn)了故障的情況下，那么所相互對(duì)應(yīng)著的逆變器整體性能將會(huì)受到較為直接的影響，從而會(huì)對(duì)整個(gè)逆變器帶來一定的隱患。然而針對(duì)于半導(dǎo)體器件失效原因主要是可以分為內(nèi)部原因和外部原因兩個(gè)方面。對(duì)于內(nèi)部原因而言，主要表現(xiàn)為期間自身的固有性出現(xiàn)了一定的問題，然而對(duì)于外部的原因而言，則是因?yàn)橥饨绲脑蛩鶎?dǎo)致出現(xiàn)的故障。

2.2 輔助系統(tǒng)的故障檢修分析

針對(duì)于輔助系統(tǒng)而言，其出現(xiàn)的故障原因主要是可以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷的方法來對(duì)其進(jìn)行判斷，并且所表現(xiàn)的內(nèi)容主要是如下所示：一是需要訓(xùn)練創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)。主要是將其輔助系統(tǒng)的信息樣本進(jìn)行相應(yīng)的采集并且將其傳輸?shù)經(jīng)]有訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)之中，在沒有訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)之中對(duì)其樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的ANN訓(xùn)練，同時(shí)在不斷進(jìn)行訓(xùn)練的過程中可以找出最好的一個(gè)解決的措施，使其能夠獲得相應(yīng)的診斷網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于診斷網(wǎng)絡(luò)而言，主要是作為對(duì)故障進(jìn)行檢修的一個(gè)重要的前提；二是網(wǎng)絡(luò)的診斷。主要是使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算的一個(gè)過程，并且也是根據(jù)診斷的網(wǎng)絡(luò)輸入并且對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的診斷過程，也是通過故障的特點(diǎn)從而進(jìn)行提取以及預(yù)處理，之后則是可以進(jìn)行輔助系統(tǒng)的信息樣本以及故障數(shù)據(jù)的處理工作，最后則是在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之中做好相應(yīng)的故障檢查，因此針對(duì)于這點(diǎn)而言必須要能引起足夠的重視。

結(jié)語

電氣牽引與輔助系統(tǒng)是保證地鐵系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障，在保證地鐵車輛正常運(yùn)行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。為此，應(yīng)以科學(xué)技術(shù)為指導(dǎo)，認(rèn)真研究并分析地鐵牽引與輔助系統(tǒng)的故障原因，然后根據(jù)故障特點(diǎn)合理采取檢修措施，以實(shí)現(xiàn)高效處理牽引與輔助系統(tǒng)故障問題，不斷提高檢修水平，為地鐵車輛的安全運(yùn)行提供可靠保障。

[1]徐凱歌.地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的控制[J].住宅與房地產(chǎn)，2016，(09)：154.

[2]汪明.論地鐵車輛電氣牽引系統(tǒng)的電氣控制[J].住宅與房地產(chǎn)，2016，(06)：229.