地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修探析

谢家意

摘要：地铁是一项非常复杂的交通运行系统，在地铁车辆的行进过程中，牵引系统和辅助系统都发挥着非常重要的作用，而这些牵引系统和辅助系统却经常出现故障，对地铁车辆的运行极为不利。本文结合工作实践，对地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修作了具体的论述，以供广大同仁参考借鉴。

关键词：地铁电气系统；牵引与辅助系统；故障；检修

目前的地铁车辆在运行过程中，牵引系统和辅助系统经常出现故障，严重影响了地铁车辆的正常行进和整个地铁的运营，一旦这些故障无法得到有效的解决，甚至会对人们的日常出行造成困扰。因此，加强对地铁车辆的牵引系统和辅助系统的故障检修是提升地铁运行可靠性的重要措施。

一、牵引系统和辅助系统的特点

（一）牵引系统的特点

1.线路滤波器。线路滤波器主要是用来平滑输入电流，抑制接触网和车辆之间的相互干扰，进而降低接触网对车辆和其他系统的影响。线路滤波器对由车辆变电所断路器断开或雷击故障所引起的瞬时行波起到一定的保护作用，能够保证发生突然接地故障时，不至于损坏牵引系统的其他设备。

2.牵引机电。牵引机电采用逆变器供电方式的三相鼠笼式一部交流牵引电动机，通常采用架承式悬挂方式。

3.牵引逆变器。牵引逆变器由DUC控制板、GDU单元、逆变桥、制动斩波相、支持电容、过压保护电阻和其他辅助元件组成。

4.高速断路器。高速断路器安装在逆变箱中，能够有效地保护由于接地、短路等造成的过流情况，其保护范围要与变电所的保护相协调。

（二）辅助系统的特点

辅助系统通常包括蓄电池组、DC/DC变换器、DC/AC逆变器三部分。

1.蓄电池组。蓄电池组由若干个额定电压的电池单元组成，对蓄电池的保护方式有：蓄电池充电器对充电电压的控制；高分断/低电压能力熔断器接到蓄电池的正负极；对充电时的过电压、过电流的保护；蓄电池要与充电器隔离；蓄电池分断接触器，使蓄电池和负载隔离。

2. DC/DC变换器。DC/DC变换器即蓄电池充电器，是地铁车辆的直流供电。通常设置两个或两个以上的蓄电池充电器。如果1个蓄电池充电器发生故障，将会由其他的蓄电池充电器供电，让车辆继续运行。

3.DC/AC逆变器。DC/AC逆变器即辅助逆变器，辅助逆变器从架空接触网上受电，用作辅助电源，为空调装置、空气压缩机、风扇电机和车辆内的所有交流负载供电。

二、地铁车辆电气系统中牵引系统故障与检修

（一）牵引系统故障

1.运行状态异常。地铁刚开始启动或处于高负载等状态时极有可能发生过载现象，而过载现象不属于地铁规定的运行状态，即异常运行状态。通常这种情况下会使地铁电网内的电压和电流发生大幅度波动，而这种波动可能会被识别为系统短路，最终引发继电器的误动作。

2.非金属性短路故障。地铁三轨在设计之时全面考虑了绝缘保护，但地铁每天都要在同一条线路上运行多次，而且同一线路有着多辆地铁，长此以往，就会出现绝缘保护层老化甚至脱落的现象。当发生雨雪天气时，将使老化的三轨产生导电现象，进而引发非金属性短路故障。这种故障是非金属性短路故障中最常见的。此外，还有电弧短路故障等非金属性短路故障。

（二）牵引系统的故障检修

就目前而言，由于大多数的地铁牵引系统故障大都发生在距离牵引变电所较远的位置，因而借助故障仿真进行近距离的分析更为方便。通过仿真可以识别出馈线电流，通过电流的变化就可以找出发生故障的位置（通常情况下，距离故障越近，电流越大，电流上升速度越慢）。不仅如此，模拟仿真的检修模式还可以避免暂态过程的干扰，通过相关的参数设置，可以十分准确的模拟故障，进而实现准确的故障分析，找出故障发生的原因，实现精确的检修。

三、地铁车辆电气系统中辅助系统的故障与检修

（一）辅助系统的故障表现分析

1.电容器的故障。针对于铝电解电容器而言，其安装在逆变器的内部，它的重要作用便是能够达到稳压的效果。然而其氧化膜在电容进行工作的过程中容易受到破坏，虽然是存在着一定程度的自愈性，但是当其氧化膜的破坏速度将会大于其自愈的速度时候，仅靠氧化膜是没有办法来得及进行修补，这样将会出现氧化膜的破损，甚至是将会出现击穿，导致其电容器出现失效。

2.电力半导体器件所出现的故障。针对于逆变器的工作环境而言，电力半导体器件若是出现失效将会导致逆变器整体出现失效，对于这点而言，其原因主要是因为设计人员在进行设计的过程中并没有能够对其电力半导体器件采取进行保护方面的措施，在这个基础上直接导致了半导体失效。

（二）辅助系统的故障检修分析

针对于辅助系统而言，其出现的故障原因主要是可以采用神经网络故障诊断的方法来对其进行判断，并且所表现的内容主要是如下所示：一是需要训练创建网络。主要是将其辅助系统的信息样本进行相应的采集并且将其传输到没有训练的网络之中，在没有训练的网络之中对其样本数据进行相应的ANN训练，同时在不断进行训练的过程中可以找出最好的一个解决的措施，使其能够获得相应的诊断网络。对于诊断网络而言，主要是作为对故障进行检修的一个重要的前提；二是网络的诊断。主要是使用神经网络进行计算的一个过程，并且也是根据诊断的网络输入并且对其系统进行相应的诊断过程，也是通过故障的特点从而进行提取以及预处理，之后则是可以进行辅助系统的信息样本以及故障数据的处理工作，最后则是在神经网络之中做好相應的故障检查，因此针对于这点而言必须要能引起足够的重视。

四、结束语

总之，为了保证地铁车辆电气系统能够正常运行，应该正确认识电气系统中牵引系统和辅助系统的常见故障，并运用相应的检修手段准确地找出原因，然后采取相应的措施进行处理，保证地铁车辆整体的可靠性，使地铁车辆能够正常、稳定的运行。

参考文献：

[1]卢赣生.电气火灾监控系统在地铁供配电系统中的应用分析[J].现代城市轨道交通，2017（06）

[2]白波.地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修[J].科技与创新，2015（10）