动车组牵引系统可靠性分析

王中明　刘森　冯全克

摘 要：动车组牵引系统是整个动车组至关重要的电气组成部分，其性能的稳定直接影响了列车的平稳运行。为评估动车组牵引系统各组成部分对整个牵引系统可靠性影响，本文基于最小路集算法，建立牵引系统最小路集分析模型，通过对模型的简要分析提出各组成部分对牵引系统可靠性的影响，力争为动车组牵引系统可靠性提升提高帮助。

关键词：动车组；牵引系统；最小路集；可靠性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.014

1 引言

随着高速轨道列车的发展，高速动车组的安全运行越来越受到人们的关注。动车组牵引传动系统作为动车组电气组成中的重要部分，其性能的可靠性以及稳定性直接影响到了列车的正常运行，本文基于最小路集算法，对牵引系统中的各个组成部分进行整合，建立可靠性分析模型。通过对模型的分析得出各个组成部分对牵引系统的影响程度。

2 路集与最小路集概念

路集是指保证系统正常工作的各单元配合方式，如图1所示的系统，从1到2有多条路可以实现，例如Aa就指的是从1到2的一个路集。根据图1可得出从1到2的路集共有11种，分别是：

{B}，{BA}，{BAa}，{BAb}，{Bab}，{Ba}，{Bb}，{BAab}，{Aa}，{Ab}，{Aab}

上述路集中，如果去掉路集中任何一个单元后，系统无法正常工作，则说明该路集为最小路集。上图所示系统中，最小路集为：{B}，{Aa}，{Ab}。

3 牵引系统路集模型建立

牵引系统的可靠性指的是能够供给给列车运行稳定的牵引输出性能。我国运行的动车组列车往往采用的是8编组模式，对称的两个牵引单元组成。列车运行过程中，电流流过的主要元器件有受电弓，避雷针，电压电流互感器，跨接电缆，牵引变压器、牵引变压器冷却系统，牵引电机等，将电能在动车组的流动过程简化路集模型如图2所示。

由于整列车存在主受电弓及备用受电工，则A、B可靠性框图如图3所示：

流过A、B的电流经整车跨接线缆进行传输，则C可靠性由跨接电缆及其端子连接等组成。由于受电弓的关系，电流存在两套D、E变压器系统如图4所示。经过变压器的电流流入牵引电机，牵引电机冷却系统（F、G、H、J）后转化为机械牵引力。

通过对列车电流流动方向的研究，建立牵引系统路集模型，通过对路集模型的研究得出动车组牵引系统最小路集为：

{ACDF}，{ACDG}，{ACDH}，{ACDJ}，{ACEF}，{ACEG}，{ACEH}，{ACEJ}

{BCDF}，{ACDG}，{BCDH}，{BCDJ}，{BCEF}，{BCEG}，{BCEH}，{BCEJ}

4 最小路集分析

通过对列车牵引系统路集模型分析，可得出影响牵引系统最小路集共有16种，对最小路集数据进行分析，确认各环节占用系统的比重如表1所示。

由表1可知，在整个牵引系统中受电弓系统及变压器系统均占50%具有可替代性，而电机动力系统占比重25%，虽然单个电机动力系统的存在会出现影响牵引力大小，但不会出现牵引力的完全丢失，但是跨接电缆系统的可靠性占系统使用的100%，不存在替代性，其性能的稳定决定了牵引系统的正常工作。

5 总结

通过对牵引系统电流的流动方向研究，建立牵引系统路集模型，分析最小路集数据，得出跨接电缆系统是左右系统稳定性的重要因素。跨接电缆系统中包括各车间线缆、接头端子、连接器等多个元部件组成，由于线缆连接为特殊过程，其工作稳定性无法通过外表进行判断，所以其设计、工艺、施工质量等尤為重要。希望本文的研究可以对牵引系统的可靠性研究提供帮助。

参考文献：

[1]董锡明.机车车辆运用可靠性工程[M].北京：中国铁道出版社，

2002.

[2]王伯铭.动车组运用与检修[M].中国铁道出版社，2011.

[3]王华胜.动车组整车可靠性的验证方法[J].铁道学报，2010，31

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