地铁车辆牵引电机异响问题及解决措施

李奇峰

(深圳市地铁集团有限公司，广东 深圳 518000)

0 引言

近年来随着地铁车辆牵引电机异响问题解决技术的不断进步，对于地铁车辆牵引电机异响问题产生的原因、故障表现、检查方法以及问题解决等研究也在不断深入，这对于提升地铁车辆牵引电机异响问题解决效率、提高维修效果具有重要意义。以地铁车辆检修中出现的故障情况为重要切入点，并针对牵引电机的异响问题进行分析，具体探索异响的产生位置、检查方法、应用设备以及内在原因，由此提出解决牵引电机异响的决策措施和创新方案。

1 地铁车辆电机故障表现

在地铁车辆电机检修中出现的故障主要是牵引电机异响问题。这种牵引电机的异响问题，在实际解决中难度较大，需要进一步探索其产生原因，才能从源头上抑制异响问题的出现。

在开展地铁车辆电机检修的过程中，对牵引电机检测时偶尔会出现异响情况，并且电机轴承还伴有一定程度的损坏，经过仔细检查观察得出：与牵引电机异响同时存在的情况为电机与联轴节之间的金属刮碰声，并表现出节奏感和规律感的特点。这种异响问题的存在，实际上并不会造成地铁车辆的车体本身造成较大程度的损害，只是造成车体发生横向的偏移或者振动情况，但长此以往势必会影响到地铁车辆运行的安全性，甚至为牵引电机的应用埋下潜在的安全隐患。

此外，经过拆卸具有异响问题的牵引电机之后，还发现牵引电机内部的轴承设备也存在较大的损耗，电腐蚀、磨损、烧伤等情况也较为常见，并直接影响到牵引电机的使用寿命。

2 地铁车辆牵引电机异响问题

结合地铁车辆电机检修的故障情况，探究地铁车辆牵引电机异响问题的产生主要是从地铁车辆牵引电机的拆机检查结果出发，结合牵引电机异响问题的表现形式来分析异响产生的部件设备和内在原因，并进一步分析异响的检查方法。

2.1 异响问题的产生

针对地铁车辆牵引电机检修的结果显示，出现地铁车辆牵引电机异响问题集中表现在地铁车辆牵引电机的不同运行状态上，主要原因见图1。

图1 地铁车辆牵引电机异响产生的原因

2.1.1 通电状态异响

地铁车辆牵引电机在通电状态下出现异响，实践中常常表现为嗡嗡声，需要仔细鉴别才能发现。经过检查发现，这种嗡嗡声产生的原因有以下几点。

1)电源断开或者电线断路的影响，当电机断路器绕组时，定子和转子之间由于电源动力不足而发出嗡嗡声。

2)断路器绕组线路出现故障，主要情况为接线位置错误或者接线方向错误，而导致电机通电不转动，并发出异响。

3)牵引电机的电源回路某接点位置的螺丝出现松动的结果，导致电流通过产生异响。

4)牵引电动机转子运行不稳定，出现卡壳的情况。

5)电源电压不足，从而无法给电机提供稳定的运行动力，从而造成嗡嗡声。

6)电机轴承故障，造成较大异响产生。

总而言之，通电状态电机不运转状态下，产生异响的原因主要是电流问题和轴承问题。

2.1.2 运行状态异响

牵引电机在运行过程中突然发出异响，产生原因包括几点。

1)轴承运行产生磨损，发出响声。

2)电机定子与转子间的接触面积增加，大面积摩擦造成响声或者电机运转的油量不足，造成空响。

3)电机通风口被堵住，造成通风不畅，风扇和风罩摩擦，造成声响。

4)轴承或电机的铁芯不稳定，产生晃动的结果，造成异响。

此外，对比电机通电状态下产生异响的原因，在运行过程中电机各设备之间存在电源短路的情况也是造成异响的重要原因。

2.1.3 振动状态异响

电机振动状态下产生异响的主要原因是由于电机运作的振动幅度较大而产生的。

1)振幅过大导致了轴承磨损，并与运行轨道的缝隙变大，从而造成了空气流的存在，发生异响。

2)轴承转子无法保持平衡状态，左右晃动碰触周围设备或者造成振动异常等造成异响。

3)电机连接设备尚未进行校正或者接触不良，振动作用下发生异响。

4)电机支架、笼型转子等配套设备安装存在问题，受到振动作用而影响电机运行，造成异响。

2.2 异响的检查方法及应用设备

结合地铁车辆牵引电机异响产生的原因，在实践中多利用振动检测法、噪音判断法以及温度检测法等检测电机出现异响的具体位置以及发生异响的本质原因，从而采取针对性的措施解决异响问题，保障设备的正常应用。

1)利用振动检测法检测异响是利用振动频谱测试仪来针对轴承异响信息进行统计和分析，通过对比其与正常牵引电机运转声音的差异，或者在其他频率下轴承的运行效果等得出轴承的特殊状态：轴承内圈表面存在印痕，造成轴承滚子的运行轨道不够光滑，从而产生异响。

2)噪音判断法是通过对比轴承噪音与其他异响的差异，并根据现有的轴承噪音标准来进一步判断轴承的状态，从而得出其异响位置。

3)温度检测法是利用专业的温度传感器测定轴承运转过程中的温度数值，并针对运行时电机温度升高的速度和停止时温度下降的水平，来具体判断轴承运行的温度环境，从而结合温度过高对轴承的影响，而解决异响问题。

3 地铁车辆牵引电机异响的解决措施

地铁车辆牵引电机异响问题的出现与地铁车辆牵引电机轴承损坏两者之间存在密切的联系，并且轴承腐蚀是导致地铁车辆牵引电机出现异常的重要原因。只有解决了地铁车辆牵引电机轴承的腐蚀情况，才能有效解决异响问题。

针对轴承电蚀情况的解决，需要分析轴承电蚀产生的原因和原理。在实践中，轴承电蚀主要是受到牵引电机应用环境的限制，导致供电过程中，会存在轴承电流源在轴承设备之间流转的情况，进而较高轴电压的存在使得其产生了导电回路，并使得轴承电流产生，在无法流动的情况下造成轴承电蚀的结果。针对这种情况产生的内在原因，通过优化轴承绝缘、改善接地方案方法，可以有效减少轴承电蚀情况，从而保障牵引电机轴承的正常，从而降低异响的出现概率。

1)优化轴承逆变器在于通过选择参数更合适的EIM电容设备，在逆变器负极位置进行安装和处理，并利用质地更软的铜绞线来短接线安装逆变器设备，达到降低轴承内部电路电感值的效果，优化轴承电流。

2)改善接地方案需要满足整个地铁车辆接地的标准，并在此基础上调整接地电阻的合理位置，达到降低轴承线路感抗值的效果，进而降低轴承的流经电流值，减少牵引电机的轴承电压，保护轴承的正常运行电源环境。

3)增设滤波器的方法主要是与逆变器结合应用，提高其吸收逆变器上高次谐波的效果，从而降低线路中脉冲电压的频繁波动影响，预防轴承电流过高造成的危害。

4)优化电机结构。经调研国内地铁牵引电机成熟运用的轴承防电蚀方案主要有2种：①加装接地环。从转轴、端盖联通轴承内外圈，使轴电流不流经轴承内部。②增加轴承缘性能。增加轴承外圈绝缘图层厚度，增加绝缘轴承阻抗，从而降低轴电流，减少轴承电腐蚀发生。也可以通过使用新型陶瓷绝缘轴承进行替代。

除上述方法外，在实践中解决地铁车辆牵引电机异响问题也存在其他操作方法。但都是从轴承电流、电压问题的解决、电机运行环境的维护、牵引电机系统设备的配合性检测等角度出发，通过整体扫描检测或者拆机检修的方法，对存在异响的位置进行判断，从而解决异响问题。

4 结语

针对牵引电机异响的表现形式和存在状态分析地铁车辆牵引电机异响问题及解决措施，探索地铁车辆牵引电机异响问题产生的设备原因和具体位置，从而针对性地进行解决，并在实践中不断创新解决方法，提高解决效率，确保所有地铁车辆的行车安全。