地铁电气系统中牵引与辅助系统的故障检修

李明阳

摘要：近年来，为解决大型城市的交通堵塞问题，我国开始在各大型城市进行地铁建设，事实证明地铁的运行在很大程度生解决了交通堵塞问题。但地铁是一个复杂的车辆系统，再加上其运行特点的特殊性使得地铁车辆电气系统中牵引系统与辅助系统经常出现这样或那样的故障。本文正是以此为背景，从地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统重要元件的特点出发，分析了其牵引与辅助系统的故障，并探讨了相应的检修措施。关键词：地铁车辆；牵引系统；辅助系统；故障；检修

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.109

1引言

地铁的运行在很大程度上解决了我国大型城市的交通堵塞问题，极大的促进了我国的城市化建设。但在实际的地铁运行过程中，地铁的牵引与辅助系统却经常出现这样或那样的故障。这些故障的出现可能会影响整条地铁线路的运营，进而严重影响人们的日常出行。因而现阶段有必要针对地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统故障进行探讨。

2牵引与辅助系统主要元件特点分析

2.1牵引系统主要元件特点

牵引系统对地铁的正常运行以及地铁的安全起着重要的作用，牵引系统也由复杂的元件组成。其中线路滤波器的作用是将输入的电流平滑化，减少地铁间的干扰，从而保证地铁运行的安全，此外，它还可以保障地铁发生突然接地故障时不会损坏牵引系统的其他设备；牵引系统的电动机通常采用悬挂的方式安装，是一种三相鼠笼式交流电动机；牵引系统的逆变器由多种辅助元件组成，如逆变桥、支持电容等等；牵引系统的辅助断路器位于逆变箱内，它可以针对一些过流现象进行保护，如接地、短路等。

2.2辅助系统主要元件特点

辅助系统的结构相对简单一些，它主要负责地铁上的电流控制，因而其包含的元件都是与电流相关的。一是蓄电池组，它由多个单体的定压蓄电池组成，以满足地铁运行的需求，对其保护时要格外注意电压和电流的控制；二是DC/DC变换器，即蓄电池充电器，它可以为地铁提供直流电，现阶段的地铁大都设有两个或以上的蓄电池充电器；三是DC、AC逆变器，即辅助逆变器，它做为地铁上的辅助电源，可以直接为地铁内的电器设备提供交流电。

3牵引系统故障与检修

3.1牵引系统故障

（1）运行状态异常。地铁刚开始启动或处于高负载等状态时极有可能发生过载现象，而过载现象不属于地铁规定的运行状态，即异常运行状态。通常这种情况下会使地铁电网内的电压和电流发生大幅度波动，而这种波动可能会被识别为系统短路，最终引发继电器的误动作。

（2）非金属性短路故障。地铁三轨在设计之时全面考虑了绝缘保护，但地铁每天都要在同一条线路上运行多次，而且同一线路有着多辆地铁，长此以往，就会出现绝缘保护层老化甚至脱落的现象。当发生雨雪天气时，将使老化的三轨产生导电现象，进而引发非金属性短路故障。这种故障是非金属性短路故障中最常见的。此外，还有电弧短路故障等非金属性短路故障。

（3）金属性短路故障。金属性短路故障有两种主要类型：一是钢轨和三轨之间的直接接触引发的金属性短路故障；二是绝缘支座被击穿后，内部与供电系统相连的接地扁铜与三轨接触引发的金属性短路故障。举例来说，当地铁的停电检修完成后，检修工人的金属检修工具放在了钢轨和三轨之间没有及时带走，这时进行接地试运行将产生金属性短路故障。

3.2牵引系统的故障检修

就目前而言，由于大多数的地铁牵引系统故障大都发生在距离牵引变电所较远的位置，因而借助故障仿真进行近距离的分析更为方便。通过仿真可以识别出馈线电流，通过电流的变化就可以找出发生故障的位置（通常情况下，距离故障越近，电流越大，电流上升速度越慢）。不仅如此，模拟仿真的检修模式还可以避免暂态过程的干扰，通过相关的参数设置，可以十分准确的模拟故障，进而实现准确的故障分析，找出故障发生的原因，实现精确的检修。

4辅助系统故障与检修

4.1辅助系统故障

（1）电容器故障。逆变器是辅助系统的重要元件，它可以为地铁的一系列设备提供交流电。其内部起稳压作用的电容器表面具有一层氧化铝薄膜，虽然该薄膜耐性好且可以自行恢复，但在地铁运行过程中其破坏速度更快，往往发生氧化铝薄膜的损坏而导致电容器故障。

（2）电力半导体器件故障。辅助系统除了会发生电容器故障以外，还会发生电力半导体故障。由于逆变器长期工作在强烈的电浪涌中，而逆变器在设计时未充分考虑这一工作环境，因此逆变器中的电力半导体就极为容易发生故障。

（3）弱电半导体器件故障。在辅助系统中除了会发生电力半导体故障外，还会发生弱电半导体故障，而且辅助系统的元器件中包含了大量的弱电半导体，一旦出现弱电半导体故障，将影响整个辅助系统的工作。

弱电半导体故障主要有两种导致原因，一是弱电半导体长期工作导致其可靠性降低；二是一些外部原因导致其发生故障，如过电应力失效等。

4.2辅助系统检修

就目前而言，在辅助系统的检修过程中通常借助神经网络诊断方式，该检修方式可以总结为三个大的步骤：第一步是训练创建网格，通过将辅助系统的样本信息输入到网格中，经过大量的训练获得目标诊断网络；第二步是网络诊断，通过提取特征并进行故障预处理在神经网络中检测故障；第三步是根据检测出的故障原因采取合适的方式进行维修。

5结束语

地铁的运行很大程度上解决了大型城市的交通堵塞问题，但要想保障地鐵的正常运行就必须对其牵引与辅助系统的故障进行合理的检修。本文分析了地铁牵引与辅助系统的故障以及相应的检修方式，希望对地铁的平稳运行有一定的帮助。