地铁列车牵引系统通信故障与改进研究

郑吴富

摘 要：基于牵引通信故障影响列车的正常运行，首先初步分析故障点与相关因素，阐述故障的原因及故障处理问题，经过多项实验找到导致故障的具体元件，对其进行针对性改进，并观察改进效果，以期对地铁列车的安全、稳定运行有积极意义。

关键词：地铁列车 牵引系统 通信故障

中图分类号：U279 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（b）-0017-02

1 地铁列车牵引系统通信故障

南宁地铁一号线列车采用的是四动二拖、六辆编组结构，牵引系统应用了动力分散控制和交流传动技术。每辆列车安装了独立的牵引控制单元和牵引逆变器，各动车间不会相互影响。自6月试运营以来，列车运营稳定，到目前为止，地铁列车牵引通信系统运作良好，并未出现任何故障。但采用同型号的其他地铁如武汉、南京地铁先后出现了几次牵引通信故障，影响列车的正常运营。通过对牵引系统出现过的通信故障进行研究，以应对地铁出现类似故障问题。根据已有经验和对故障的分析发现是牵引控制单元与牵引逆变器中的电路板存在问题，此电路板主要是负责故障及通信记录。一号线系统中电路板上的部分元器件对温度过于敏感，从而导致了列车故障。

根据对故障的分析，牵引控制单元中的电路板存在问题，因此把问题列车的电路板和正常列车的作调换，故障转移到了正常列车上，问题列车的故障点解决，原因确定为电路板性能不稳定。故障的次数随着温度增加而增加，并且有扩增趋势，影响地铁行车秩序。

2 牵引系统通信故障处理

2.1 确定故障点

对故障现场的分析，首先确定牵引系统能否复位，不能复位的情况下就切除故障车，退出服务，通过剩下的正常动车牵引运营；能复位的情况下就继续运行，但实行跟踪观察。牵引通信故障的发生具有随机性，也不只是在某车组上发生，可以排除车组牵引系统的技术或者质量引起故障的可能性。根据对故障发生时间和天气、温度相对比，故障时间多在中午段，平均温度在29 ℃以上。阴雨天气或温度偏低时候，没有出现此问题，因此怀疑是在高温下电路板性能不稳定。在此基础上，故障处理人员选择时间进行了复位操作，但在温度较高时候进行的复位操作效果并不明显。在晚上气温下降之后，牵引系统的电源断路器复位，故障解决直到运营结束也再未出现同样故障，但不能确保可以在中午或者高温天气正常运行。

2.2 寻找故障原因

在经过故障排查和分析之后，基本确定是电路板在高温情况下性能不稳。因此需要测试电路板的性能。测试过程中，重点观察实验温度变化对其性能和工作状态的影响。

（1）高温实验。故障车的电路板放进实验设备中，测试升温对电路板状态的影响。设定的实验设备温度初始值为40 ℃，然后逐渐调高。温度约60 ℃时候，电路板就出现了重启的情况，工作状态出现波动。

（2）测试软件。在此过程中全面测试了牵引系统电路板的芯片及软件，观察电路板计算值、牵引控制单元的中央处理器板计算值能否影响通信情况，实验表明该计算值不会影响通信。

（3）测试硬件。生产商提供了其他批次的电路板，对其进行了测试，检验其工作状态。对其他批次的电路板也进行了温升实验，在60 ℃左右还是出现了重启的情况。

（4）更换部件。通过软硬件及温升实验结果表明，电路板的硬件有问题。为了找出电路板上具体硬件故障，首先换掉电容器、芯片元件再进行温升实验，发现更换后的电路板可以正常工作，但温度上升到60 ℃时又产生了重启故障。

（5）更换电阻。电路板数据线使用的是full down设计方案中arrary电阻，将其去除，进行温升实验，见图1、图2。实验结果显示电路板重启温度上升了7 ℃。

（6）变更电路

将arrary电阻更换为full up电路方案后再进行温升实验，实验结果表明电路板重启温度上升了50 ℃左右，重启温度基本控制在115 ℃以上，可以满足地铁正常运行。

3 改进牵引系统电路板

通过上述6个实验表明电路板的电路设计过程中没有将温度因素考虑在内，导致了电路板电阻设置出现问题，影响电路板在高温下作业。牵引控制电源电路板用full up电路设计费方案代替相关的arrary电阻，其电路图为图3、图4。使用full up电阻后改善了电流值效果，地址线、数据线也更加稳定、安全。

4 改进后的效果

经过一系列实验后，确定为电路板的电阻问题，变更原有电路设计。把变更后的电路板应用于正线运营车上，再次观察其工作状态，经过一段的高温检验，列车电路板没有出现通信故障，列车运行稳定，故障得到有效彻底的解决。

参考文献

[1] 宋朝斌，温志强，宋福.深圳地铁3号线列车牵引系统通信故障分析及改进[J].现代城市轨道交通，2012（3）：32-34.

[2] 赵凯.故障树下的地铁列车牵引系统故障诊断[J].住宅与房地产，2015（22）：58.