广州地铁B8型车SIV应急电源故障分析及解决

郑少彬 梁春风

(广州地铁集团有限公司 广东 广州 510380)

0 引言

广州地铁B8型车采用的是4动2拖的6编组列车，列车两端是带司机室的拖车(A1车和A2车)，每个A车车底悬吊一个具有应急充电功能的SIV辅助电源箱。当列车蓄电池欠压时，SIV的应急电源启动，输出DC110 V供辅助电源工作。B8型车2017年调试期间共发生7起SIV应急电源故障，故障非常频繁。故障现象为车辆屏显示DC/AC黄点，故障履历记录应急电源故障，司机复位SIV辅助逆变器后故障仍无法消失。

列车调试工期短，正线调试资源紧张，SIV应急电源故障导致DC/AC黄点给列车正线调试造成很大影响，严重时可影响列车调试进度，因此必须对该故障进行深入分析，从根本上解决该问题。

1 SIV应急电源输入端母线设计原理

一般情况下，只采用受电弓供电的列车主电路，辅助电源箱SIV应急电源的高压输入母线与辅助逆变器高压输入母线为同一根贯穿整列车的DC1 500 V高压线。而同时有集电靴及受电弓供电的列车主电路，为实现弓靴互锁，分别引入集电靴模式线路接触器、受电弓模式线路接触器，如图1中的KM11、KM12。为防止列车蓄电池馈电时无法控制上述的线路接触器进而无法实现应急充电功能，SIV应急电源母线前置在线路接触器上，从而导致SIV应急电源母线与SIV高压输入母线不为同一条线，如图2所示，广州地铁B8型车应急充电模块输入端高压母线不贯穿整车。

图1 集电靴模式线路接触器KM11及受电弓模式线路接触器KM12

图2 应急充电模块输入端高压母线不贯穿整车

2 故障分析

跟踪发现每次出现SIV应急电源故障导致DC/AC黄点时，故障数据均报“DCU 中间电压欠压”、“DCU 网压欠压”、“SIV应急电源故障”。

2.1 “DCU 中间电压欠压”、“DCU 网压欠压”故障分析

查看故障逻辑，“DCU 中间电压欠压”、“DCU 网压欠压”故障的触发条件如表1所示。

表1 SIV应急电源故障触发条件

下载DCU故障数据，解析DCU故障数据的事件记录如图3所示，满足“DCU 中间电压欠压”、“DCU 网压欠压”故障的触发条件。

图3 DCU数据解析

根据空间位置、功能技术要求和接触轨总体布置方案，广州地铁知识城线的知识城站、镇龙站的交叉渡线不可避免地需要设置连续短轨和接触轨断口，如图4所示。采用接触轨供电形式的B8型车通过道岔区连续接触轨断口区时，列车一个单元的三组集电靴均处于接触轨断口处，与接触轨无接触取流，列车行驶至该处时会失电。

图4 接触轨断口区

网压采集点为牵引箱输入电压传感器，出现“DCU 中间电压欠压”、“DCU 网压欠压”故障时段，列车网压从正常网压值降到DC1 000 V以下，接着又恢复到正常网压，可初步判断列车从网压有电到无电再到有电的运行过程，判断列车该单元进入接触轨断口区。

2.2 “SIV应急电源故障”分析

查看故障逻辑，“SIV应急电源故障”的逻辑图如图5所示，当应急电源模块输入电压在正常范围内(1 100 V

图5 应急电源故障逻辑图

以2017年9月30日的应急电源故障为例，下载SIV故障数据，解析SIV故障数据的事件记录。

根据故障波形，14点16分49秒检测到应急电源状态信号为低电平，网压Ud为1 643 V，经过12 s后，即14点17分01秒报应急电源故障，符合应急电源故障触发逻辑。

由于应急充电模块输入端高压母线不贯穿整车，当列车一单元所有集电靴与接触轨接触时，该单元的应急电源模块输入端有网压；列车继续向前运行，该单元A、B、C车的集电靴都处于接触轨断轨区时，单元内的应急电源模块输入端无网压；列车继续向前运行，该单元所有集电靴与接触轨接触时，单元内的应急电源模块输入端有网压。初步判断应急电源模块输入端电压短时较大波动导致应急电源模块触发本身的硬件保护不启动，为应急电源模块的设计缺陷。

2.3 故障验证

B8型车应急电源型号为南京图鹏电源有限公司(电源供应商)的PDB400-1500S110，具有输入欠压保护、过温保护、过流保护和输出过压保护等故障保护功能，查看功能原理图，除了输出过压保护为自锁保护，其他均为自恢复保护。

当一个单元A、B、C车的集电靴都处于接触轨断轨区时，会导致应急电源偶发性不启动，复位辅逆电源空开后列车功能恢复正常，列车可以正常运行。由此判断列车故障时，应急电源模块启动了输出过压保护的自锁保护，而非应急电源模块硬件损坏。

对故障进行验证，在应急电源输出插头X1:6脚(电源正常信号检测端)上人为加一个126 V脉冲电压，应急电源输出即关断，且不再恢复，直到输入端重新断电再恢复，故障才会清除。

3 故障处理

3.1 临时故障处理措施

根据电气牵引系统供应商故障等级的定义，0级故障为提示信息，只做记录；1级为轻微故障，不影响列车运营，可回库处理，图标显示黄色；2级为中等故障，可终点站后处理，图标显示黄色；3级为严重故障，需要立即干预处理，图标显示红色。

VCMe对应急电源故障等级定义为0级，理论上应急电源故障时应只做故障文字提醒，图标不显黄色。然而VCMe与HMI显示器的接口协议中标注语义含糊，标注为：应急电源故障只报警提示，不显红。HMI厂家把应急电源故障显黄。

主机厂重新核对VCMe与HMI显示器接口协议后，修正HMI故障显示，将应急电源故障由黄点改成文字显示和记录，将应急电源故障导致SIV黄点对列车调试的影响降低。

电源供应商对应急电源的输出过压逻辑进行了修改，将输出过压自锁保护改为自恢复保护，适应广州地铁知识城线路特点，当列车经过端口区出现应急电源故障时，故障可自复位。

3.2 根本故障处理措施

应急电源模块重启时间需要3～20 s，而应急电源故障逻辑判断时间为12 s，导致应急电源经过接触轨端口区后自动重启时报应急电源故障，电气牵引系统供应商优化应急电源故障判断逻辑，将12 s的故障逻辑判断时间改成25 s。

4 结束语

在设计阶段，主机厂未充分考虑应急电源输入母线未贯穿全车的电路设计以及线路存在接触轨断口区的特点，导致了应急电源故障的出现。VCMe与HMI接口协议未对接清楚，将只需要文字记录的故障显示为黄点图标，扩大了应急电源故障的影响。

通过修改SIV应急电源的软件保护逻辑及VCMe应急电源故障的触发逻辑，解决了广州地铁B8型车经过接触轨断口时出现应急电源故障的问题，有效避免了应急电源故障导致SIV黄点进而影响列车调试、运营服务等问题，提高了列车的服务质量。□