城轨车辆电气调试常见故障问题分析及应对策略

2023-06-05何闯

运输经理世界 2023年7期

何闯

（广州中车轨道交通装备有限公司，广东广州 510000）

0 引言

随着社会的进步和经济的不断发展，城市中的流动人口越来越多，对城轨交通运营与发展的要求也越来越高。在城市建设的持续发展中，人们越来越重视城轨交通运输的管理，为更好地反映城轨交通的运营情况，需要考虑到城轨车辆的运行需要，及时进行故障诊断和分析，为城轨交通的运行和发展提供了强有力的支撑[1-2]。针对城轨车辆电气系统的故障分析和处理措施进行探讨，其重要意义是更好地完善运营工作，提高城轨交通的运营效率，为城市发展建设服务。

1 电气调试分析

车辆的电气调试是车辆组装后，车辆运营、后续维护和检修中的重要环节，其功能是检查车辆的静态有电性能、动态有电性能。在城轨车辆的电气调试中，可以暴露出车辆在使用中可能出现的故障问题，从而发现导致问题的原因，并及时解决[3]。针对城轨车辆电气调试常见故障问题进行了分析，整理出常见的故障发生位置，见表1。着重分析并解决故障分布表中存在的主要问题。

表1 常见故障分布表

2 城轨车辆电气调试常见故障问题分析

2.1 转向架

转向架是由很多零件组成的，它在城轨车辆运行中起着举足轻重的作用。在转向架中，轴承是关键部件，也是维修保养的重点。在城轨车辆的转向架中，轴承是最易发生故障的零件之一。由于轴承是支撑车轮等其他零件正常工作的关键部件，一旦发生故障，就会对城轨车辆运行造成较大的负面影响，从而导致整节车辆处于不安全和不稳定的工作状态。轴承主要存在两种故障：一是轴体断裂损坏，二是轴承内有大量的油污[4]。这些问题都会对轴承的正常工作造成一定的影响。城轨车辆的轴承长时间使用或者遇到了一些不正常的情况，会造成磨损，或者损坏。润滑和冷却轴承时，不可避免地会与灰尘混在一起，在轴承表面留下了油渍。如果不及时保养和维修，就会增加后期维修的成本和难度。在维护不当的情况下，转向架表面磨损锈蚀严重（见图1）。

图1 转向架磨损锈蚀

除轴承外，转向架轮等零件也容易发生裂纹而导致城轨车辆出现故障。城轨车辆承载着庞大的城市人口，以广东某市为例：每日的人流数量达到数百万，尤其在高峰时段，更是如此。所以城轨车辆必须具备良好的运载能力。由于转向架是城轨车辆的主要承载部和连接部，要承受整个车体的质量，并将其传递到其他零件上，所以在长时间的运行中，本体钢框架等结构会产生裂纹。裂纹的产生还与铸件的焊接情况有关。通过对车体的检验，可以看出，车体裂纹是一种常见的故障。长期使用或者存在焊接缺陷的转向架，在恶劣的运输条件下，使用寿命将大为缩短。

2.2 牵引供电系统

2.2.1 异常运行条件

在城轨车辆行驶时，正常状态是频繁的启动、制动。但是，在上下班高峰时段，城轨车辆的运行往往会出现超负荷运行的情况（AW3 以上）。在此条件下，当城轨车辆制动时，电力网内的电压和电流都会发生剧烈的变化。这种不正常的负荷状况与牵引供电系统的短路情况相似。城轨车辆自身的保护系统或装置会根据错误的判断，做出相应的反应，给牵引供电系统造成了不必要的伤害。

2.2.2 第三轨接触故障

在城轨车辆的牵引供电系统中，最常见的故障是：钢轨与三条轨道间金属接触；或者在三条轨道与地面间起绝缘作用的绝缘支柱被击穿。由于城轨车辆牵引供电系统的接地网被破坏，造成了接地的扁铜线与三条轨道之间短路。这是常见的由金属接头造成的线路故障。比如，在城轨车辆电气系统故障检修后，由于维修工人没有及时拆除金属工具，造成了钢轨与三条轨道间的金属接触。对牵引供电系统进行电力再供给时，钢轨与三条轨道的直流连接会造成短路。

2.3 辅助电气系统

车内照明、配电盘、辅助供电设备等都是辅助电气系统的主要组成部分，通过视觉，可以方便地对车辆内部的照明和辅助供电设备进行检测。在配电盘上，配电盘的接线不够规范，并且控制器、接触器等发生故障都是异常现象。在城轨车辆电气调试时，要加强对继电器等触点开闭试验的重视，加强专项检查[5]。其中，针对配电盘中存在的配线不规范问题，只有从根本上解决配线的问题，才能使配线的准确性、规范性得到进一步的改善。当出现不正常的紧急灯光时，应该通过转换常规的照明试验来确定有没有异常。

2.4 车端连接

城轨车辆使用的编组多为短编组，以四节和六节编组较多，各车辆之间的电气连接以跨接电缆连接为主。跨接电缆长期处于室外，很容易受到室外环境的严重影响。特别是在隧道内，湿度大，波纹管内部的电缆摩擦较大，对波纹管内部电缆的质量有很大的影响。同时，对裸露在外部的高压区电缆，也要及时检查电缆的外观状况和连接状况，对保证线路的长期稳定有很大的帮助。在城轨车辆电气调试及后续车辆检修维护时，跨接电缆状态维护重点是电缆防水、防老化处理，出现油污老化变形的要及时更换[6]。

2.5 供风及空气制动系统

供风及空气制动系统的常见故障，主要集中在电磁阀的电气接头、转速传感器等部件，其中以电磁阀电气接插件制作缩针、错线等故障最为普遍。在城轨车辆电气调试时，若发现信号反馈，要立即根据车辆功能原理图和设备代号，找出对应的电气塞门和对应的机械结构是否运作。判断是否由于电气接头松脱、虚接导致机械结构无法如期运作，车辆无法正确输出制动信号及传递制动命令。对信号反馈部位进行检查后，发现异常情况，应立即更换接插件。若无异常应通过压力表，检查各功能的管路压力，判断是否存在漏气或阀类部件卡滞，最后进行更换备件，重新验证功能。

2.6 司机室

司机室的故障主要有刮雨器故障、旋钮卡滞等，其中旋钮卡滞及司机室下方连接器松脱等问题较为普遍。在长时间的使用中，车辆振动、技术改造加线或者屏蔽电缆，都需要拆卸连接器，会增加连接器松脱、插针虚接的隐患。特别注意设备柜的位置，由于作业空间比较小，电气调试易存在磕碰电气设备的情况。因此，在城轨车辆电气调试时，要多次检查，确认设备能够正常操控，设备按钮和司机室内盖板盖好。

2.7 车内环境温度控制

在城轨车辆运行过程中，不仅要考虑到乘客的安全，还要考虑乘客的需要。特别在城轨车辆组装后首次通电调试时，保持车辆内部的清洁和卫生，保证回风的稳定性，按照测试项点，检测风量和风速是否符合试验大纲要求，从而保证乘客的正常需要。在城轨车辆运营后，每隔一段时间，都要擦一次灰尘，保证通风管道的清洁程度，并对空调的供气需求进行识别，确认风机、逆变器等部件的状态，一旦发现异常，立刻更换。

3 城轨车辆电气调试故障的应对方法

3.1 管理方面的对策

3.1.1 查询法

当城轨车辆设备运行中发生电气故障时，可以采用查询法。一般而言，对于设备的运行状态，操作人员应有一定的了解和具备相关的作业资质，对设备的工作原理和系统有一定的了解。同时，还要分析周围是否存在着明火、水蒸气等热源，是否存在腐蚀性气体侵蚀，确定了问题的原因，然后再进行维修[7]。另外，要掌握设备购置使用时间、维修情况、故障前后设备状况等，做好相关的记录，方便以后的维护。

3.1.2 触摸感觉法

触摸感觉法指的是通过人的手指接触元器件，从而检测元器件是否过热或发热。例如，继电器一般不会发热或发烫，电动机、变压器的温度要低于70℃。用手触摸，若发烫则温度高于70℃，则表示该部位的线路有问题。电路板焊接点较多，板片与板片之间用插头连接，如果接触不良，很可能发生故障。因此，在检测期间，应该用绝缘材料，对可疑的地方进行轻微的撞击。

3.2 技术方面的对策

3.2.1 加强电气系统二次设备检修维护

为了提高城轨车辆运行管理水平，根据相关运行要求、维护要求对城轨车辆电气系统进行二次设备检修维护，以提升二次设备的维护水平，为城轨交通的运营和维修工作奠定基础。比如，为适应城轨交通运行和养护管理的需求，不断提升其维护工作水平，为城轨交通的高效运营和维修工作提供了可靠的保证。作为城轨交通的运营和维护管理者，为了保障城轨交通的安全与稳定，需要及时制定运行、维护、管理和监管的计划。

3.2.2 直流电缆保护

目前，检测直流电缆通常采用脱机和定期检测。通过各种报警信号，及时发现故障并进行替换。采用在线实时监测技术，可以及时掌握电缆的绝缘参数，从而形成准确的预警。此外，还可以制定一套行之有效的紧急事件计划预案，并根据相关的规则，对突发事件进行处理，从而提升解决问题的能力。比如，将传统的人工开关改造为电动开关，减少员工往返的时间，真正做到远程控制，提高解决问题的效率[8]。在实施工程改造时，要检查线路铺设状况，并对线路进行改进，如有条件，可由直接敷设改为架空敷设。在建设新的城轨线路时，应选用具有良好阻水性的缆索，以增强其防水性能，同时还要设置实时监测系统，监测线路的动态变化。

3.2.3 做好各部件定期技术检修

对城轨车辆电气系统各部件，定期开展技术检修工作。尤其对转向架、牵引供电系统、制动等多个重点部分，强化安全管理，降低车辆故障发生概率。在运行中，维修工作直接关系到车辆运行的安全性与舒适度。转向架的零件繁多，维修工作必须严格、准确。因此，根据零件的功能和危险程度，对转向架的构架、轮对装置、一系悬挂、二系悬挂、牵引传动等设备进行重点检查。对框架等关键零件进行月修，通常是在车架侧面、横梁等焊缝处涂上白粉水，观察结构有无变形、开裂、开焊等缺陷。如有开焊等情况，应立即进行焊接处理，对比较严重的硬伤和局部变形，做好记录，并用磁粉检测故障情况。

对牵引和制动系统来说，首先要从外面看，看外壳的表面是否牢固，没有松动、异音、异味、泄漏等。刹车装置的各接头固定牢固，箱门锁紧。在对制动器进行拆装检查时，应先查看其内部设备的外观，确认连接可靠。并且，电磁线圈与电连接器之间的连接是紧密的。检查常见的、紧急的、快速的功能是否能够正常运行；检查紧急制动的压力是否满足相关项目的要求等；检查所有固定螺栓和接头零件是否松动、漏气、脱落，制动装置与制动放大杆的连接螺栓、销轴、制动夹钳是否松动，制动盘间隙是否正常，制动盘制动装置的制动和缓冲功能以及间隙调节装置是否正常。