地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统故障检修分析王元红

王元红

深圳地铁集团有限公司运营总部车辆中心广东深圳518000

摘要：本文主要围绕地铁车辆电气系统展开研究，通过分析电气系统的构成、牵引系统以及辅助系统出现故障的原因，探究针对性的解决措施，保障地铁车辆安全运行。

关键词：地铁；车辆电气系统；牵引和辅助系统；故障检修

随着地铁车辆运行时间的增长，其电气系统中的牵引和辅助系统不可避免的会出现故障，相关人员必须加强对该类问题的重视，结合地铁牵引故障出现问题的具体原因来进行后续各项研究，提高故障检测的效率，推动各类问题及时解决，保障地铁稳定运行。

1.牵引和辅助系统简介

地铁牵引系统主要由牵引供电系统和供配电系统、控电系统电磁兼容、抑制骚扰源等部分构成，在地铁运行过程中，各环节的系统协助工作，可以有效提高牵引和辅助系统的工作效率，推动后续各项工作按照要求顺利开展，形成完整统一的用电系统。

2.牵引系统的故障分析

2.1非正常运行故障

牵引系统运行过程中，受到其所处状态的影响，当经历上下班的乘车高峰期时，地铁经常处于过度负荷的状态，车辆此时会制动，这就导致电网的电流和电压等会随之出现大幅度波动等现象。当地铁出现该现象时表现出来的状态与牵引系统短路时呈现出来的状态具有很大的相似之处，在该状态的作用下，继电器的保护装置可能会出现其他类型的误动作，导致车辆的电网系统等随之出现问题，影响其各项工作的正常开展。

2.2金属性短路故障

在地铁运行过程中，钢轨可能会和三轨之间产生金属接触，在该问题的影响下，供电系统的地网结构会被击穿，导致供电系统呈现出短路的状态。在该问题的影响下，地铁的正常运行等会受到极大的影响。导致该类问题出现的原因也具有多样性，如供电系统在进行停电检修等工作的过程中，受到工作人员操作和检修等问题的影响，钢轨和三轨之间可能仍然存在一定数量的金属物品，包括金属工具等，该类导电物体的存在会导致钢轨和三轨之间产生金属接触，导致牵引系统出现短路等故障。

2.3非金属性短路故障

在地铁运行过程中，受到极端天气等问题的影响，可能会出现轨道被雨雪等覆盖的情况。当出现该类问题时，雨雪就变成了导电物体，随着这地铁运行时间的增加，支撑件上的设备等会因为雨雪等的影响而逐渐老化。在该情况下，泄漏电流会在绝缘支座和变电地网之间回流，导致出现短路现象，该类现象在阴雨天气中出现的几率相对较大，必须及时做好防范，后续各项工作才能按照计划顺利开展。

3．牵引系统的故障检修方法

牵引系统工作过程中，一般会选择应用故障仿真分析的方法来开展各项检验操作。在该方式下，利用仿真分析的方式来处理变电站远处出现的短路等问题，其问题处理的效率会明显提高。在此过程中，通过分析电流的稳态值来研究故障距离和电流上升速度等内容，继而即可对电网的实际运行情况等做出诊断，继而判断直流牵引电网在此过程中是否出现了突变等现象。为了避免牵引变电站的子模型在初始状态下出现的暂态过程中，一般会利用模拟实验等来开展故障仿真分析等各项工作，在此基础上判断不同时间、不同距离的情况下，实际短路故障出现的表现形式等内容。在此实验的基础上研究支流馈线电流的仿真结果等内容，其相应的指数函数等即可分析出来。其依据是在正常运行的牵引系统中，电流的稳定性随着电流上升逐渐减慢而提高，在此基础上展开后续的判断，其检测的有效性等会明显提高。通过该类方法对地铁牵引系统展开分析，其分析判断的实效性明显提高，对推动后续的牵引系统故障修理和故障预防等工作顺利开展具有重要意义，地铁牵引系统相关工作者必须加强对该类仿真试验的重视，同时关注极端天气时的地铁运行状况，，及时清除不同类型的导电物质等，推动地铁正常运行，保障地铁运行安全。

3.地铁车辆电气系统中辅助系统故障

3.1电容器故障

在逆变器内部会配备有铝电解电容器，利用该设备可以稳定电压，对保障辅助系统正常运行等具有重要意义。但是设备自身材料的影响，其电容器上的氧化膜在工作过程中很容易被损坏，虽然该类氧化膜本身具有一定的修复性，但是其被腐蚀的速度相对更快，因而很容易对后续的修补工作产生影响，随着时间推移，氧化膜可能会出现被击穿等现象，导致电容器不能再继续发挥其应有的各项作用。当氧化膜出现损坏时，其维修等产生的费用也相对较高，将会对辅助系统正常运行产生极为不利的影响。

3.2电力半导体故障

变电器日常运行工作开展过程中，其工作环境中的电浪涌等相对比较剧烈，该类环境下的逆变器经常受到影响，导致后续各项工作开展过程中出现逆变器失效等问题，这就导致后续的变电器正常工作不能顺利开展，而导致该类问题出现的根本原因时电力半导体出现故障，该类故障的主要成因则是其部分器件失效，该类小环节的问题将会对后续的变电器工作等产生极为不利的影响，影响后续各项工作顺利开展。虽然该类问题属于辅助系统运行过程中出现的常见问题，但是相关部门的重视程度仍存在一定的不足，一定程度上影响了后续各项工作顺利开展。

3.3弱电半导体器件故障

逆变器本身还包括多种不同类型的弱电半导体器件，该类器件运行过程中存在着彼此关联的联系，当一个器件出现问题时，就会牵一发而动全身，导致逆变器的整体运行都会产生故障，影响后续各项工作的顺利开展，辅助系统的日常运行等也会产生影响。弱点半导体出现故障并不是凭空产生的，主要有以下两种原因，首先是器件本身的牢固性可能存在一定的问题，导致其运行过程中经常会出现不同类型的故障。同时，受到外力和其它外界因素的冲击，包括机械应力变化和静电损伤等，半导体的正常运行都会受到不同程度的影响。同时，温度失效和湿度失效等也会对后续的半导体运行产生一定的冲击，影响后续各项工作按照计划顺利开展，辅助系统本身的各项作用不能及时发挥出来，将会阻碍地铁系统的正常运行，导致地铁运行的成本增加。

4.辅助系统故障检修方法

辅助系统检修工作开展过程中，必须加强对整体性检修工作的重视，通过调整不同类型的工作方式等，实现工作方式的整合，实现故障的及时判断。就当前来说，主要使用神经网络故障诊断法来开展后续的辅助系统检测工作，在各项工作开展过程中，首先应当训练创建网络，在此过程中实现不同信息的整合，及时对辅助系统的信息进行优化，在此基础上开展ANN训练，将样本数据自学会的期望来建设完善的诊断网络。除此之外，还应当加强对网络诊断的重视。在利用神经网络开展前向计算等计算的过程中，通过将诊断信息输入到网络中，在此基础上获得系统诊断需要的不同类型的数据，对该类数据进行相对灵活的处理，通过预处理来使各项数据趋于完善，特征提取工作将会更为顺利地开展，在此基础上再进入神经网络中开展网络故障诊断等一系列工作，其故障检测的有效性会明显提高，各类问题可以被及时检测出来，在此基础上，辅助系统维修等工作开展有了明确的依据，对提高检测工作的实效性等具有重要意义。辅助系统在地铁车辆电气系统中的作用相对较小，但确是地铁电气系统正常运行必不可少的一环，相关人员必须加强对该问题的重视，结合电气系统中出现故障的原因和辅助系统本身的特点等来开展各项工作，打造良好的辅助系统运行环境，保障辅助系统各项工作正常开展，提高电气系统的整体运行效率。

5.小结

地铁车辆电气系统正常运行对保障地铁正常运行等具有重要影响，必须加强对其牵引系统和辅助系统的重视，及时找出其在运行过程中存在的问题并采取针对性的解决措施，提高其整体运行的稳定性。

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