南京地鐵寧天線空調通風機接觸器燒損機理分析

范家振

摘要：通過分析和試驗特殊工況環境下列車TCMS系統與空調上位機之間的數據交換流，發現了南京地鐵新線列車在某種特殊工況下燒損空調通風機接觸器的隱患，提出了該特殊工況下防止空調元件燒損的解決措施。

關鍵詞：地鐵；空調；接觸器

一、故障發生背景

某日，南京地鐵寧天線某車蓄電池虧電，使用自舉功能啟動列車，列車所有空調控制柜內出現焦糊味，經檢查發現，列車空調系統通風機接觸器觸點粘接卡滯，4輛車共計8個接觸器，6個卡滯，更換接觸器后空調系統工作恢復正常。

二、空調通風機的工作原理

空調在自動集控模式下，上位機通過MVB網絡接收TCMS的信號，給KM線圈接通或斷開110V直流電源，從而控制通風機M的啟停工作（如圖1）。

4輛編組的列車，每輛車設置一個上位機，每一個上位機控制2臺通風機啟停。

三、元件故障分析

1.部件檢測 經檢測，所有接觸器線圈阻值均正常（如圖2），供電檢測發現，所有接觸器處于斷開狀態（如圖3）。

2.原因分析：根據接觸器測試狀態，初步分析接觸器由于主觸點粘連（熔焊）導致接觸器卡滯，熔焊過程中電弧的熱量導致內部塑料框架燒熔，產生燒焦異味。

?核實通風機負載參數：額定功率 0.75kw，額定電流 2A。核實接觸器驅動 2 個通風機容量滿足：5.5kw>1.5kw，12A>4A。排除設計選型容量不足導致接觸器主觸點粘連。

?根據故障記錄顯示：2019年02月09日10時53分左右，三個接觸器幾乎同時報接觸器故障。初步分析為接觸器頻繁吸合，主觸點閉合及釋放時電弧持續放熱導致觸點熔焊。

3.網絡命令測試

?休眠命令與自動命令切換，控制器控制通風機接觸器啟停切換。

?休眠命令與通風命令切換，控制器控制通風機接觸器啟停切換。

?停機命令與通風命令切換，控制器控制通風機接觸器啟停切換。

四、故障工況分析

根據上位機網絡指令的測試發現，列車在短時間段內高頻切換某些指令，會發生該故障。據現場操作人員描述，2月8日列車喚醒升弓后自動休眠。查看ERMe數據及司機室錄像發現：

1.2月7日，操作人員休眠列車時，休眠燈閃亮一下又熄滅，檢修人員誤認為列車已休眠，隨后下車，列車一直處于喚醒狀態下，至蓄電池虧電后自動休眠。

2.根據ERMe（如圖4）數據發現，次日喚醒列車時：

20：33：07 A1車喚醒接觸器TSK吸合

20：33：09 A1車休眠信號高電平，持續至20：34：12

20：33：25 A1、A2車受電弓升起，網壓約1580V。輔助逆變器啟動完成后，如果空調處于集控自動模式下，TCMS會給空調KPC發送“中壓存在”和 “通風”信號。

20：34：12 列車休眠完成，網壓降為0V。

3.結合電路圖（如圖5）得出以下結論：

（1）由于蓄電池虧電后有浮電，浮電能支持列車完成至少一次喚醒。

（2）因為網絡模塊啟動后，LO_LVDR才能閉合，所以休眠信號比喚醒信號滯后2s。

（3）蓄電池欠壓時按下WUPB，LVDR線圈釋放，常閉觸點閉合，待DXMe通信正常后，LO_LVDR閉合，SLR得電。

（4）SLR得電后，常閉觸點斷開。WUDYR延時1min失電，TSK接觸器吸合，列車能夠喚醒成功。

（5）20：33：25—20：34：12期間，空調處于集控自動模式下，TCMS通過MVB網絡給空調KPC同時發送中壓存在、通風、休眠3個指令。

五、普查統計與整改建議

1.查閱南京地鐵各線路圖紙資料發現，南京地鐵列車蓄電池虧電時列車休眠控制存在如下差異：1號線、2號線延時10min休眠（如圖6），而其它線路列車時立即休眠（如圖7）。

2.如果蓄電池虧電后列車延時10min休眠，喚醒和休眠指令就不會同時存在，上述極端工況下的故障隱患可以消除。

3.按照1號線、2號線整改電路，或者TCMS系統對對LO_LVDR觸點延時閉合。

（作者單位：南京地鐵運營有限責任公司）