地铁车辆电气系统中牵引辅助系统的故障与检修研究

张涛 王贺

摘 要：随着城市化进程的不断深入，城市交通压力逐渐增大，而城市地铁作为解决这一问题的主要方式，使得其在城市规划建设的比重越来越大。因此，本文基于这一现状，通过对地铁车辆电气系统中的主要牵引和辅助系统故障与维修进行分析，在确保地铁正常运行的情况下，有效提升地铁承载能力，进而实现缓解城市交通压力的目的。

关键词：地铁车辆;电气系统;牵引与辅助系统;故障与维修

中图分类号：U279 文献标识码：A

0 引言

电气系统中牵引与辅助系统作为维持地铁运行的重要基础和前提，其质量不仅影响着地铁车辆的安全与稳定运行，还会严重影响地铁车辆的承载能力，因此针对牵引与辅助系统中常见的故障问题，对检修的策略和思路进行分析就显得尤为重要。

1 地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的简单分析

1.1 牵引与辅助系统的概念分析

地铁车辆大都是选用电力牵引的方式，通过以电能为动力对车辆进行牵引，其牵引的工作原理，主要是在地铁运行的过程中，在架空线处获取电能，并通过调压变换以后，输送到车组的牵引电动机，最后由牵引电动机把电能转换为机械能，实现地铁车辆的正常运行[1]电力机车的牵引系统、辅助系统其核心是通过电能转化为动能，经过受电弓与高压电网的接触，形成闭合的电路系统，电能驱动电动机进行快速旋转，从而实现地铁车辆牵引的目的。而对于辅助系统而言则指的是供铁内部电器使命的蓄电池组、充电线路以及辅助逆变器等设施设备。

1.2 牵引与辅助系统的组成分析

当前地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统中的牵引电器，主要包括受流器、牵引电机、传动控制装置、其他牵引电力电子转换控制系统等组成，而其中的辅助列车电路主要包括主电气回路、辅助电路、控制电路等组成。牵引系统主要包括电力系统、接触送电系统以及控制系统等。尤其是电力系统最为关键也最为重要，电力系统是整个电力牵引系统的核心，而对于电力系统中变压器又是最为核心的部件，它将整个电力牵引系统进行有效的整合，保证电力输出的安全稳定。

1.3 牵引与辅助系统的性能特点

牵引系统与辅助系统作为整个机车安全行驶最为重要的组成部分，在地铁车辆电气系统中发挥着生要的作用。其具有性能稳定，安全效率高等特点。一直以来在地铁车辆系统中使用十分广泛。除了偶尔出现一些常见的小毛病以外，没有出现大的安全性问题。

2 地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统中常见的故障分析

2.1 地铁车辆电气系统中牵引系统的故障分析

（1）运行不正常，在地铁车辆运行的过程中，尤其是交通运输高峰阶段，很容易出现过载运行的现象，主要是不断启动停止的过程中，地铁车辆自身复杂的增加，从而导致地铁车辆电网系统发生损害，影响地铁车辆的正常制动与运行。

（2）金属性短路与非金属性短路。在地铁车辆运行过程中，极易出现短路故障，一般主要分为金属性短路与非金属性短路两种。其中金属性短路故障主要是三轨间与钢轨出现的金属接触，进而影响地铁车辆的正常运行。而非金属性短路问题，主要是由于轨道中外部环境的影响，包括雨雪覆盖和积水覆盖等因素的影响[2]。

由于三轨与钢轨间发生了接触而导致的故障成为金属故障，或者由于或因接地扁铜在外部力量的作用下被击穿击从而失去了失去了绝缘性能，导致三轨与接地扁铜间出现短路等情况，这种情况极易引发地铁车辆的正常运转。另一部分是人为原因，被检修人员遗漏或者误放置的金属工具，位于在三轨与钢轨之间，在地铁车辆运转的过程中，在输送电源的路径中三轨与钢轨间就会造成直接短路。

2.2 地铁车辆电气系统中辅助系统的故障分析

（1）电容器故障。电容器作为辅助系统中的重要组成部分，主要是起到稳定工作电压的作用，但是在实际运行过程中，很容易出现氧化膜故障的问题，进而使地铁车辆工作电压不稳定。

逆变器作为辅助系统的重要元件，起到为设备提供交流电作用。逆变器具有稳定作用，原因是内部具有一层氧化铝薄膜，氧化铝薄膜具有耐受力好，但是这是建立在速度承受能力之内，如果地铁在运行中速度过快，久而久之，会对虽然氧化铝薄膜的损坏，降低氧化铝薄膜保护的效用值，从而导致电容器故障。

（2）电力半导体和弱电半导体器件故障。电力半导体在辅助系统中，主要起到预防作用，针对运行过程中产生的电浪涌故障，进行抵御和解决，从而实现地铁车辆的正常运行，但是在实际运行过程中，电力半导体极易出现损害失效的情况，进而影响整体的抵御效果，引发更为严重的电力系统故障。而弱电半导体故障主要是由内部特性和外部因素的影响，出现故障问题，进而影响整体逆变器的正常运行。

3 地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的检修思路和策略分析

3.1 地铁车辆电气系统中牵引系统检修思路和策略分析

牵引系统作为地铁车辆制动运行的基础和前提，是确保地铁车辆正常运行，实现稳定客载的关键，在地铁车辆运行的过程中发挥着至关重要的作用。但是，从实际情况来看，在地铁车辆运行的过程中，牵引系统很容易发生故障问题，进而使得牵引系统出现异常，甚至瘫痪的现象，严重影响地铁车辆的安全稳定运行。因此，为了提升地铁车辆的运行效率和质量，针对牵引系统中常见的故障问题，设计有效的检修思路和策略是尤为关键的，不仅可以提升地铁车辆运行问题，有效缓解交通压力，还可以提升城市形象，增强城市软实力，对于城市经济发展极为关键。

比如，在实际进行分析的过程中，可以针对上文中描述的牵引系统常见故障问题，通过针对性分析的方式，对地铁车辆电系统中牵引系统的检修思路和对策进行分析，在对故障问题进行预防的同时，有效提升故障检修的效率和水平，促进地铁车辆的安全稳定运行。首先，是针对运行不正常的问题，在针对这一故障设置检修思路时，可以基于频繁启动停止引发运行不正常的理念，从而进行检修思路的设置，进而有效促进地铁车辆的安全稳定运行[3]。如在可以通过设置定期检修的方式，对车辆电气牵引系统的过载情况进行监测，当出现频繁过载或临界值的情况时，及时对电网进行更换和维修，进而确保牵引系统运行的稳定。不仅如此，在设置检修思路时，还可以对列车的停靠站点进行合理规划，当出现交通高峰期时，可以通过加大运行班次的方式，避免同一輛车启动停止过多，进而引发过载问题发生，在根源上减少地铁车辆不正常运行的问题。其次，是针对金属性短路与非金属性短路故障的检修思路设置，在进行分析的过程中，可以加大轨道清理力度的方式，减少轨道金属接触和外部因素的影响，从而减少金属性故障与非金属性故障的发生。如通过设置清理指标和清理台账的方式，结合健全的检修规范和标准，确保检修清理人员对轨道进行全面有效的清理，避免由于外部因素的影响，导致地铁车辆电气系统中牵引系统出现运行不正常的现象，进而印象地铁车辆的安全稳定运行。并且，可以针对地铁轨道范围广、长度大的特点，通过设计仿真系统的方式，对牵引系统中的电流进行有效识别，从而根据电流变化，快速准确找出牵引系统故障部位，在提升故障处理效率和质量额同时，有效促进地铁车辆的安全与稳定运行。

3.2 地铁车辆电气系统中辅助系统检修思路和策略分析

地铁车辆电气系统中除了牵引系统以外，辅助也是极为重要的，不仅可以对地铁车辆牵引系统的电压进行稳定，还可以有效抵御电力系统中的异常电流，对于地铁车辆电气系统的正常运行极为关键。因此，在对地铁车辆电气系统进行分析时，还可以通过针对地铁车辆电气系统中的辅助系统，通过对其常见的故障进行分析，进而有效完善地铁车辆辅助系统的安全与稳定，促进地铁车辆电气系统的运行效率与质量。

比如，在实际进行分析的过程中，可以在对牵引系统维修思路进行分析的基础上，对地铁车辆电气系统的辅助系统检修思路进行对应分析，从而确保辅助系统的安全稳定运行。首先，是针对电容器故障的问题，在进行检修策略分析的过程中，可以打破原有依靠氧化膜自我修复的方式，通过对氧化膜状态的实时监控，清楚掌握氧化膜的实际数据，及时对已经损坏的氧化膜进行更换，通过循环使用的方式，进而在确保氧化发挥实际作用的同时，降低成本投入。并且在进行分析的过程中，可以通过选购更高品质的氧化膜进行使用，通过在源头提升氧化膜质量的方式，从而避免氧化磨损过快导致辅助系统无法正常运行的情况，影响地铁工作电压的稳定。其次，是针对电力半导体和弱电半导体器件故障的检修思路分析，在进行分析时，可以针对电力半导体失效的原因，通过建立检修台账的方式，定期对电力半导体的实际效用进行检测，在不影响其质量的前提下，确保在发生电涌浪的过程中，可以发挥自身作用。而弱电半导体设备故障的检修，可以针对其产生损坏的因素，通过内外两种因素检测的方式，首先对其自身的特性进行检测，确保符合规范和标准，然后再对弱电半导体的温度反应、机械过应力反应、静电损伤反应、过电应力反应和湿度反应等数据进行全面的检测，从而确保出现故障时，弱点半导体可以发挥自身实际效用，确保辅助系统的工作效率和质量，提升地铁车辆电气系统的运行安全稳定。

4 总结

在对地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修进行分析时，首先要对地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的概念进行全面了解，结合目前常见的故障问题，通过对应分析方式，设置合理的检修思路和策略，进而有效促进地铁车辆的安全与稳定运行。

参考文献：

[1]衡旭东.地铁电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修[J].科技经济导刊，2020（4）：84.

[2]承琳，胡賢令，畅宝玉.无锡地铁牵引高压箱充电接触器故障分析和解决方案[J].科技风，2020（11）：191+198.

[3]万山林.大数据地铁车辆牵引系统故障诊断技术的分析[J].黑龙江科技信息，2020（16）：82-83.