地鐵車輛電氣系統中牽引與輔助系統的故障與檢修探析

謝家意

摘要：地鐵是一項非常復雜的交通運行系統，在地鐵車輛的行進過程中，牽引系統和輔助系統都發揮著非常重要的作用，而這些牽引系統和輔助系統卻經常出現故障，對地鐵車輛的運行極為不利。本文結合工作實踐，對地鐵車輛電氣系統中牽引與輔助系統的故障與檢修作了具體的論述，以供廣大同仁參考借鑒。

關鍵詞：地鐵電氣系統；牽引與輔助系統；故障；檢修

目前的地鐵車輛在運行過程中，牽引系統和輔助系統經常出現故障，嚴重影響了地鐵車輛的正常行進和整個地鐵的運營，一旦這些故障無法得到有效的解決，甚至會對人們的日常出行造成困擾。因此，加強對地鐵車輛的牽引系統和輔助系統的故障檢修是提升地鐵運行可靠性的重要措施。

一、牽引系統和輔助系統的特點

（一）牽引系統的特點

1.線路濾波器。線路濾波器主要是用來平滑輸入電流，抑制接觸網和車輛之間的相互干擾，進而降低接觸網對車輛和其他系統的影響。線路濾波器對由車輛變電所斷路器斷開或雷擊故障所引起的瞬時行波起到一定的保護作用，能夠保證發生突然接地故障時，不至于損壞牽引系統的其他設備。

2.牽引機電。牽引機電采用逆變器供電方式的三相鼠籠式一部交流牽引電動機，通常采用架承式懸掛方式。

3.牽引逆變器。牽引逆變器由DUC控制板、GDU單元、逆變橋、制動斬波相、支持電容、過壓保護電阻和其他輔助元件組成。

4.高速斷路器。高速斷路器安裝在逆變箱中，能夠有效地保護由于接地、短路等造成的過流情況，其保護范圍要與變電所的保護相協調。

（二）輔助系統的特點

輔助系統通常包括蓄電池組、DC/DC變換器、DC/AC逆變器三部分。

1.蓄電池組。蓄電池組由若干個額定電壓的電池單元組成，對蓄電池的保護方式有：蓄電池充電器對充電電壓的控制；高分斷/低電壓能力熔斷器接到蓄電池的正負極；對充電時的過電壓、過電流的保護；蓄電池要與充電器隔離；蓄電池分斷接觸器，使蓄電池和負載隔離。

2. DC/DC變換器。DC/DC變換器即蓄電池充電器，是地鐵車輛的直流供電。通常設置兩個或兩個以上的蓄電池充電器。如果1個蓄電池充電器發生故障，將會由其他的蓄電池充電器供電，讓車輛繼續運行。

3.DC/AC逆變器。DC/AC逆變器即輔助逆變器，輔助逆變器從架空接觸網上受電，用作輔助電源，為空調裝置、空氣壓縮機、風扇電機和車輛內的所有交流負載供電。

二、地鐵車輛電氣系統中牽引系統故障與檢修

（一）牽引系統故障

1.運行狀態異常。地鐵剛開始啟動或處于高負載等狀態時極有可能發生過載現象，而過載現象不屬于地鐵規定的運行狀態，即異常運行狀態。通常這種情況下會使地鐵電網內的電壓和電流發生大幅度波動，而這種波動可能會被識別為系統短路，最終引發繼電器的誤動作。

2.非金屬性短路故障。地鐵三軌在設計之時全面考慮了絕緣保護，但地鐵每天都要在同一條線路上運行多次，而且同一線路有著多輛地鐵，長此以往，就會出現絕緣保護層老化甚至脫落的現象。當發生雨雪天氣時，將使老化的三軌產生導電現象，進而引發非金屬性短路故障。這種故障是非金屬性短路故障中最常見的。此外，還有電弧短路故障等非金屬性短路故障。

（二）牽引系統的故障檢修

就目前而言，由于大多數的地鐵牽引系統故障大都發生在距離牽引變電所較遠的位置，因而借助故障仿真進行近距離的分析更為方便。通過仿真可以識別出饋線電流，通過電流的變化就可以找出發生故障的位置（通常情況下，距離故障越近，電流越大，電流上升速度越慢）。不僅如此，模擬仿真的檢修模式還可以避免暫態過程的干擾，通過相關的參數設置，可以十分準確的模擬故障，進而實現準確的故障分析，找出故障發生的原因，實現精確的檢修。

三、地鐵車輛電氣系統中輔助系統的故障與檢修

（一）輔助系統的故障表現分析

1.電容器的故障。針對于鋁電解電容器而言，其安裝在逆變器的內部，它的重要作用便是能夠達到穩壓的效果。然而其氧化膜在電容進行工作的過程中容易受到破壞，雖然是存在著一定程度的自愈性，但是當其氧化膜的破壞速度將會大于其自愈的速度時候，僅靠氧化膜是沒有辦法來得及進行修補，這樣將會出現氧化膜的破損，甚至是將會出現擊穿，導致其電容器出現失效。

2.電力半導體器件所出現的故障。針對于逆變器的工作環境而言，電力半導體器件若是出現失效將會導致逆變器整體出現失效，對于這點而言，其原因主要是因為設計人員在進行設計的過程中并沒有能夠對其電力半導體器件采取進行保護方面的措施，在這個基礎上直接導致了半導體失效。

（二）輔助系統的故障檢修分析

針對于輔助系統而言，其出現的故障原因主要是可以采用神經網絡故障診斷的方法來對其進行判斷，并且所表現的內容主要是如下所示：一是需要訓練創建網絡。主要是將其輔助系統的信息樣本進行相應的采集并且將其傳輸到沒有訓練的網絡之中，在沒有訓練的網絡之中對其樣本數據進行相應的ANN訓練，同時在不斷進行訓練的過程中可以找出最好的一個解決的措施，使其能夠獲得相應的診斷網絡。對于診斷網絡而言，主要是作為對故障進行檢修的一個重要的前提；二是網絡的診斷。主要是使用神經網絡進行計算的一個過程，并且也是根據診斷的網絡輸入并且對其系統進行相應的診斷過程，也是通過故障的特點從而進行提取以及預處理，之后則是可以進行輔助系統的信息樣本以及故障數據的處理工作，最后則是在神經網絡之中做好相應的故障檢查，因此針對于這點而言必須要能引起足夠的重視。

四、結束語

總之，為了保證地鐵車輛電氣系統能夠正常運行，應該正確認識電氣系統中牽引系統和輔助系統的常見故障，并運用相應的檢修手段準確地找出原因，然后采取相應的措施進行處理，保證地鐵車輛整體的可靠性，使地鐵車輛能夠正常、穩定的運行。

參考文獻：

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[2]白波.地鐵車輛電氣系統中牽引與輔助系統的故障與檢修[J].科技與創新，2015（10）