地鐵車輛電氣系統中牽引輔助系統的故障與檢修研究

張濤 王賀

摘 要：隨著城市化進程的不斷深入，城市交通壓力逐漸增大，而城市地鐵作為解決這一問題的主要方式，使得其在城市規劃建設的比重越來越大。因此，本文基于這一現狀，通過對地鐵車輛電氣系統中的主要牽引和輔助系統故障與維修進行分析，在確保地鐵正常運行的情況下，有效提升地鐵承載能力，進而實現緩解城市交通壓力的目的。

關鍵詞：地鐵車輛;電氣系統;牽引與輔助系統;故障與維修

中圖分類號：U279 文獻標識碼：A

0 引言

電氣系統中牽引與輔助系統作為維持地鐵運行的重要基礎和前提，其質量不僅影響著地鐵車輛的安全與穩定運行，還會嚴重影響地鐵車輛的承載能力，因此針對牽引與輔助系統中常見的故障問題，對檢修的策略和思路進行分析就顯得尤為重要。

1 地鐵車輛電氣系統中牽引與輔助系統的簡單分析

1.1 牽引與輔助系統的概念分析

地鐵車輛大都是選用電力牽引的方式，通過以電能為動力對車輛進行牽引，其牽引的工作原理，主要是在地鐵運行的過程中，在架空線處獲取電能，并通過調壓變換以后，輸送到車組的牽引電動機，最后由牽引電動機把電能轉換為機械能，實現地鐵車輛的正常運行[1]電力機車的牽引系統、輔助系統其核心是通過電能轉化為動能，經過受電弓與高壓電網的接觸，形成閉合的電路系統，電能驅動電動機進行快速旋轉，從而實現地鐵車輛牽引的目的。而對于輔助系統而言則指的是供鐵內部電器使命的蓄電池組、充電線路以及輔助逆變器等設施設備。

1.2 牽引與輔助系統的組成分析

當前地鐵車輛電氣系統中牽引與輔助系統中的牽引電器，主要包括受流器、牽引電機、傳動控制裝置、其他牽引電力電子轉換控制系統等組成，而其中的輔助列車電路主要包括主電氣回路、輔助電路、控制電路等組成。牽引系統主要包括電力系統、接觸送電系統以及控制系統等。尤其是電力系統最為關鍵也最為重要，電力系統是整個電力牽引系統的核心，而對于電力系統中變壓器又是最為核心的部件，它將整個電力牽引系統進行有效的整合，保證電力輸出的安全穩定。

1.3 牽引與輔助系統的性能特點

牽引系統與輔助系統作為整個機車安全行駛最為重要的組成部分，在地鐵車輛電氣系統中發揮著生要的作用。其具有性能穩定，安全效率高等特點。一直以來在地鐵車輛系統中使用十分廣泛。除了偶爾出現一些常見的小毛病以外，沒有出現大的安全性問題。

2 地鐵車輛電氣系統中牽引與輔助系統中常見的故障分析

2.1 地鐵車輛電氣系統中牽引系統的故障分析

（1）運行不正常，在地鐵車輛運行的過程中，尤其是交通運輸高峰階段，很容易出現過載運行的現象，主要是不斷啟動停止的過程中，地鐵車輛自身復雜的增加，從而導致地鐵車輛電網系統發生損害，影響地鐵車輛的正常制動與運行。

（2）金屬性短路與非金屬性短路。在地鐵車輛運行過程中，極易出現短路故障，一般主要分為金屬性短路與非金屬性短路兩種。其中金屬性短路故障主要是三軌間與鋼軌出現的金屬接觸，進而影響地鐵車輛的正常運行。而非金屬性短路問題，主要是由于軌道中外部環境的影響，包括雨雪覆蓋和積水覆蓋等因素的影響[2]。

由于三軌與鋼軌間發生了接觸而導致的故障成為金屬故障，或者由于或因接地扁銅在外部力量的作用下被擊穿擊從而失去了失去了絕緣性能，導致三軌與接地扁銅間出現短路等情況，這種情況極易引發地鐵車輛的正常運轉。另一部分是人為原因，被檢修人員遺漏或者誤放置的金屬工具，位于在三軌與鋼軌之間，在地鐵車輛運轉的過程中，在輸送電源的路徑中三軌與鋼軌間就會造成直接短路。

2.2 地鐵車輛電氣系統中輔助系統的故障分析

（1）電容器故障。電容器作為輔助系統中的重要組成部分，主要是起到穩定工作電壓的作用，但是在實際運行過程中，很容易出現氧化膜故障的問題，進而使地鐵車輛工作電壓不穩定。

逆變器作為輔助系統的重要元件，起到為設備提供交流電作用。逆變器具有穩定作用，原因是內部具有一層氧化鋁薄膜，氧化鋁薄膜具有耐受力好，但是這是建立在速度承受能力之內，如果地鐵在運行中速度過快，久而久之，會對雖然氧化鋁薄膜的損壞，降低氧化鋁薄膜保護的效用值，從而導致電容器故障。

（2）電力半導體和弱電半導體器件故障。電力半導體在輔助系統中，主要起到預防作用，針對運行過程中產生的電浪涌故障，進行抵御和解決，從而實現地鐵車輛的正常運行，但是在實際運行過程中，電力半導體極易出現損害失效的情況，進而影響整體的抵御效果，引發更為嚴重的電力系統故障。而弱電半導體故障主要是由內部特性和外部因素的影響，出現故障問題，進而影響整體逆變器的正常運行。

3 地鐵車輛電氣系統中牽引與輔助系統的檢修思路和策略分析

3.1 地鐵車輛電氣系統中牽引系統檢修思路和策略分析

牽引系統作為地鐵車輛制動運行的基礎和前提，是確保地鐵車輛正常運行，實現穩定客載的關鍵，在地鐵車輛運行的過程中發揮著至關重要的作用。但是，從實際情況來看，在地鐵車輛運行的過程中，牽引系統很容易發生故障問題，進而使得牽引系統出現異常，甚至癱瘓的現象，嚴重影響地鐵車輛的安全穩定運行。因此，為了提升地鐵車輛的運行效率和質量，針對牽引系統中常見的故障問題，設計有效的檢修思路和策略是尤為關鍵的，不僅可以提升地鐵車輛運行問題，有效緩解交通壓力，還可以提升城市形象，增強城市軟實力，對于城市經濟發展極為關鍵。

比如，在實際進行分析的過程中，可以針對上文中描述的牽引系統常見故障問題，通過針對性分析的方式，對地鐵車輛電系統中牽引系統的檢修思路和對策進行分析，在對故障問題進行預防的同時，有效提升故障檢修的效率和水平，促進地鐵車輛的安全穩定運行。首先，是針對運行不正常的問題，在針對這一故障設置檢修思路時，可以基于頻繁啟動停止引發運行不正常的理念，從而進行檢修思路的設置，進而有效促進地鐵車輛的安全穩定運行[3]。如在可以通過設置定期檢修的方式，對車輛電氣牽引系統的過載情況進行監測，當出現頻繁過載或臨界值的情況時，及時對電網進行更換和維修，進而確保牽引系統運行的穩定。不僅如此，在設置檢修思路時，還可以對列車的停靠站點進行合理規劃，當出現交通高峰期時，可以通過加大運行班次的方式，避免同一輛車啟動停止過多，進而引發過載問題發生，在根源上減少地鐵車輛不正常運行的問題。其次，是針對金屬性短路與非金屬性短路故障的檢修思路設置，在進行分析的過程中，可以加大軌道清理力度的方式，減少軌道金屬接觸和外部因素的影響，從而減少金屬性故障與非金屬性故障的發生。如通過設置清理指標和清理臺賬的方式，結合健全的檢修規范和標準，確保檢修清理人員對軌道進行全面有效的清理，避免由于外部因素的影響，導致地鐵車輛電氣系統中牽引系統出現運行不正常的現象，進而印象地鐵車輛的安全穩定運行。并且，可以針對地鐵軌道范圍廣、長度大的特點，通過設計仿真系統的方式，對牽引系統中的電流進行有效識別，從而根據電流變化，快速準確找出牽引系統故障部位，在提升故障處理效率和質量額同時，有效促進地鐵車輛的安全與穩定運行。

3.2 地鐵車輛電氣系統中輔助系統檢修思路和策略分析

地鐵車輛電氣系統中除了牽引系統以外，輔助也是極為重要的，不僅可以對地鐵車輛牽引系統的電壓進行穩定，還可以有效抵御電力系統中的異常電流，對于地鐵車輛電氣系統的正常運行極為關鍵。因此，在對地鐵車輛電氣系統進行分析時，還可以通過針對地鐵車輛電氣系統中的輔助系統，通過對其常見的故障進行分析，進而有效完善地鐵車輛輔助系統的安全與穩定，促進地鐵車輛電氣系統的運行效率與質量。

比如，在實際進行分析的過程中，可以在對牽引系統維修思路進行分析的基礎上，對地鐵車輛電氣系統的輔助系統檢修思路進行對應分析，從而確保輔助系統的安全穩定運行。首先，是針對電容器故障的問題，在進行檢修策略分析的過程中，可以打破原有依靠氧化膜自我修復的方式，通過對氧化膜狀態的實時監控，清楚掌握氧化膜的實際數據，及時對已經損壞的氧化膜進行更換，通過循環使用的方式，進而在確保氧化發揮實際作用的同時，降低成本投入。并且在進行分析的過程中，可以通過選購更高品質的氧化膜進行使用，通過在源頭提升氧化膜質量的方式，從而避免氧化磨損過快導致輔助系統無法正常運行的情況，影響地鐵工作電壓的穩定。其次，是針對電力半導體和弱電半導體器件故障的檢修思路分析，在進行分析時，可以針對電力半導體失效的原因，通過建立檢修臺賬的方式，定期對電力半導體的實際效用進行檢測，在不影響其質量的前提下，確保在發生電涌浪的過程中，可以發揮自身作用。而弱電半導體設備故障的檢修，可以針對其產生損壞的因素，通過內外兩種因素檢測的方式，首先對其自身的特性進行檢測，確保符合規范和標準，然后再對弱電半導體的溫度反應、機械過應力反應、靜電損傷反應、過電應力反應和濕度反應等數據進行全面的檢測，從而確保出現故障時，弱點半導體可以發揮自身實際效用，確保輔助系統的工作效率和質量，提升地鐵車輛電氣系統的運行安全穩定。

4 總結

在對地鐵車輛電氣系統中牽引與輔助系統的故障與檢修進行分析時，首先要對地鐵車輛電氣系統中牽引與輔助系統的概念進行全面了解，結合目前常見的故障問題，通過對應分析方式，設置合理的檢修思路和策略，進而有效促進地鐵車輛的安全與穩定運行。

參考文獻：

[1]衡旭東.地鐵電氣系統中牽引與輔助系統的故障與檢修[J].科技經濟導刊，2020（4）：84.

[2]承琳，胡賢令，暢寶玉.無錫地鐵牽引高壓箱充電接觸器故障分析和解決方案[J].科技風，2020（11）：191+198.

[3]萬山林.大數據地鐵車輛牽引系統故障診斷技術的分析[J].黑龍江科技信息，2020（16）：82-83.