地鐵車輛電機牽引系統故障及對策分析

■ 伍云飛

南京地鐵運營有限責任公司 江蘇南京 210012

1.地鐵牽引系統運行原理

地鐵牽引系統，顧名思義，就是整個地鐵牽引力供能的主系統，其主要是通過主電路、控制單位、高速開關等設備控制地鐵系統，從而實現對整個列車提供制動力，實現地鐵設備正常運行。在牽引力系統中，直流電機逆變器控制最為常見。在該系統控制運行下，滿足了地鐵全部供能建設。該設備運行狀態如下：

圖1 地鐵中直流逆變器主電路原理圖

如圖1。運行時首先要讓地鐵車輛傳送牽引命令，此后利用濾波電容器對整個系統進行充電，并關閉傳感器。當充電電壓達到一個固定值時，再重新打開傳感器，讓整個系統獲得足夠的能量并實現牽引功能。值得注意的是，如果電容器兩端電壓上升速度過快不能控制，就會影響傳感器的作用，造成電機系統故障。

2.對牽引系統故障分析

2.1 非金屬造成運行系統短路的現象

非金屬短路現象常出現在雨雪天中，對地鐵正常運行造成極大影響。就產生的原因而言，是由于雨雪天氣溫較低，雨雪中夾雜的垃圾和一些金屬銹蝕物順著冰水滑到床道上，會影響金屬設備之間的金屬接觸面敏感精度，很容易造成整個地鐵線路短路。該現象在三軌供電的電路系統中比較常見，由于水不屬于絕緣體，很容易對線路中的地鐵牽引制動造成較大影響，可見，外界天氣環境對整個牽引系統運行有著重要影響。

2.2 金屬性電流回路對制動系統造成影響

由于相關維護人員沒有對地鐵軌道環境進行及時清理，軌道之間夾雜著大量的金屬垃圾，這些金屬有極強的導電性，會造成整個制動系統產生金屬導電現象，進而形成電流回路，引起電機牽引系統故障。同時，由于地鐵在運行中鋼軌和三軌可能形成短時間接觸，產生電流摩擦，讓內部絕緣支座損壞；接地銅也會與三軌發生金屬接觸，造成故障。

2.3 非正常承載故障

當地鐵處于大量載客影響也會形成一定牽引力制動現象。這也被稱為非正常失控狀態運行故障。在面臨著地鐵自動以及啟動狀態下，大量的承載壓應力會形成波支現象，影響電路電壓波動，會對整個地鐵系統造成影響，嚴重威脅著乘客生命安全。

3.對于地鐵故障的相關應對措施

3.1 分析地鐵參數紅點

當車輛需要進行維修檢查時候，可以通過控制中心將其內部的高速斷路實現分離處理，通過分析逆變器HB復位情況，對其內部進行參數分析。如果在維修之后還是不能實現正常運行，必要情況下需要采取單元切除處理，重復HB復位后可進行地鐵復位。如果進行逆變器處理后，還是不能滿足車輛運行制動需求，車輛就會在中途滯停。

3.2 電源開關跳閘處理

當地鐵在進站后發生牽引力故障，可以讓乘務員根據車輛運行狀態對比逆變器電源相關情況進行維修檢查，如果電源沒有發生跳閘，就可以排除電源供電系統的問題，通過按“UCOSU”按鈕進行電源重新啟動，如果在經過處理后車輛牽引力的問題還沒有得到解決，就需要進行按“VFCB1”“VFCB2”兩個按鈕，車輛很可能在中途停滯。此時就要采取地鐵的安全措施，通知后續車輛延遲發車，及時對車輛故障進行診斷處理。

3.3 對于接地處理相關的故障應對措施

圖2 地鐵專用接地端子

接地處理是最常見的故障，有以下幾種：①地鐵集電靴的接觸故障。由于大量的雜物和金屬設備發生接觸，集電靴與其發生短路極易形成跳閘現象。此故障嚴重影響著后期供電設備的閉閥，影響車輛牽引速度與運行狀態，需要專業的維修人員及時到現場進行處理。②短時間內的接地短路。這種情況主要是原因設備之間的運行不協調，由于地鐵集電靴和一些短路物質接觸后，接觸閘門沒有進行閉合，會形成短時間短路，該類型問題只需要對設備之間進行及時調配處理即可，閘門即可及時關閉，再次實現運行。如果沒能達到預期效果，需要通知相關地鐵內部處理人員，對線路設備進行及時現場確認，降低運行風險。

對于接地類處理措施，需要車輛進站后及時處理接地故障信息。通過單元切除系統對有故障的逆變器進行復位重組。如果逆變器處理不明顯，需要通過HB再次進行復位處理。

4.結語

綜上所述，在我國地鐵運行中，電機牽引系統是最為核心的系統設備。對此，為了提升地鐵運行質量和安全性，就需要從地鐵運行原理等方面進行處理，對癥下藥。筆者通過分析當代地鐵電機牽引系統常見問題，并提出了相關改革措施，希望能夠引起相關單位重視。