地铁电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修

孙金平

昆明地铁运营有限公司 650011

摘要：地铁的建设为人们的生产生活带来了跨时代的改变，为人们的出行，提供了便利条件。一定程度上解决了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，但地铁是一个复杂的电力系统，再加上其运行特点的特殊性使得地铁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：地铁电气系统；牵引与辅助系统；故障与检修

引言

近年来，城市经济不断提升，造成了城市交通运输的更大压力，在这样的情势下，缓解城市交通拥堵情况势在必行。地铁主要是修建在城市的地下，是一种非常复杂的交通运行系统，对于缓解城市交通压力具有重要作用。但是，我国目前的地铁在运行过程中，牵引系统和辅助系统经常出现故障，严重影响了地铁的正常行进和整个地铁的运营，一旦这些故障无法得到有效的解决，甚至会对人们的日常出行造成困扰。因此，加强对地铁的牵引系统和辅助系统的故障检修是提升地铁运行可靠性的重要措施。

1牵引与辅助系统主要元件特点

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

地铁车辆中辅助系统的特点目前，我国地铁中的辅助系统主要由下列几部分组成，即：蓄电池组、DC/DC变换器、DC/AC逆变器三部分，对于蓄电池组而言，其主要由数量不等的电池单元所组成。在地铁电气系统当中，DC/DC变换器的俗称便是电池充电池，其作为辅助系统中关键的组成部分，可以实现对地铁的直流供电任务。在地铁当中，DC/AC逆变器俗称为辅助逆变器。其中，DC/AC逆变器可以从架空接触网中接收电能，以便保证地铁中空调系统、风扇等交流负载的供电要求。

2地铁电气系统中牵引系统的故障与检修

2.1牵引系统故障分析

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金属性故障三轨间与钢轨出现的金属接触，或者绝缘支座存在击穿问题，从而造成三轨与接地扁铜之间出现短路的故障便是金属性故障的基本定义。例如，为了对供电系统进行检修，通常会采用停电检修的方式来进行，在此过程中，如果检修人员没有及时将金属工具清理，使其留置在三轨与钢轨之间，则在重新送电过程中，三轨与钢轨之间便会出现直接短路故障。③非金属性故障，非金属性故障更多的是由于非金属因素引起的系统短路故障。比如，轨道被雨雪淹没或覆盖后，供电系统启动时期，雨雪可产生导体作用，进而导致短路故障。又如，绝缘支座设置在三轨整体的道床之上，确保接地扁铜之间能够起到良好的绝缘作用，但是随着地铁长期的运行，绝缘保护不断老化、支撑件上异物或污秽增多，泄露电流在流经绝缘支座通向接地扁铜时，其经过变电所地网之后，将会重新回流至变电所负极，导致短路故障，这是最常见的一种地铁系统非金属性故障。除此之外，三轨供电系统中，较为常见的非金属性故障——电弧短路故障，只要是因为带电体对导体放电，进而造成的短路现象，如第三轨对地放电等。

2.2牵引系统的故障检修

在检修地铁牵引系统过程中，一般会通过故障仿真分析的方法来完成检修工作。其中，牵引变电所的远端是地铁牵引系统故障的多发区域，所以需要对近远端短路故障进行必要的仿真分析，从而对短路点的馈线电流大小进行计算，以便观察故障距离与电流稳态值的变化关系。通常来讲，电流稳态值会在接近故障位置时增大，并且上升速度会随着离接触网末端越近而变得越慢，从而有效的对直流牵引网电压的突变情况进行诊断。此外，为了对牵引变电站子模型的初始阶段所存在的暂态过程进行避开，模拟仿真分析可按下列模拟实验进行，即：将一台地铁车辆的启动时间设定在0.05s，并在0.11s后将远端故障模拟实验分别设置在2km、3km的位置，从而有效的完成对实际短路故障进行模拟。在对直流馈线电流仿真结果进行分析之后，便会得到有针对性的指数函数，即电流上升的速度与距离接触网末端的距离越远而显得越慢，并且电流的稳定值也就越大。因此，在故障仿真分析的帮助下，可以清楚的了解地铁车辆直流馈线的电流值与上升率之间的关系，从而有助于提升牵引系统是否存在的故障的检测成功率。

3地铁电气系统中辅助系统的故障与检修

3.1辅助系统的故障表现分析

①电容器故障目前地铁车辆电气系统中所使用的电容器主要是铝制，通过电容器的使用，实现电压稳定的功效。在进行长期使用的时候，铝制电容器的表面容易出现氧化膜，进而导致工作的过程受到严重的破坏和影响。虽然原本的设计中存在一定的自愈性，但是铝制电容器的表面氧化膜的破坏速度明显高于自愈速度，长期使用会导致表层氧化膜出现严重破损，甚至会出现击穿的问题，容易使电容器出现失效的问题。②弱电半导体器件故障。地铁车辆的辅助系统中弱电半导体故障也是一种非常常见的故障类型，地铁辅助系统中包含非常多的弱电半导体，一旦此器件发生了故障，就会导致地铁车辆的整个辅助系统出现问题，甚至会威胁到地铁车辆中的人员安全。造成弱电半导体故障原因主要是：弱电半导体的工作时间较长，部分弱电半导体的性能不稳定，从而导致出现故障；地铁车辆在行进中受到外界的干扰，导致弱电半导体出现故障。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。

3.2辅助系统的故障检修分析

一般利用神经网络故障诊断法。首先，将故障数据采集，然后输入进未被训练的网络系统中，利用ANN（人工神经网络）对样本数据训练，在这个过程中寻找最佳解决办法；然后，利用神经网络将数据样本计算，依据数据寻找故障点和原因，完成故障诊断；在将故障诊断完成后，要按照辅助系统中相应的信息样本对故障预处理，之后再于神经网络系统只将相关检查工作落实；最后，及时有效进行故障检修。

结束语

综上所述，地铁系统所蕴含的方面很多，一旦出现故障，就会导致整个地铁的运行受到影响，因此出现故障的时候，需要第一时间进行检修，提升检修的综合水平。对于检修人员，需要进行及时的管理，通过引进相应的高新技术人才，实现地铁检修技术的全面提升，为我国地铁的良好运行，打下相应的基础。

参考文献

[1]李旭.地铁电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修[J].地铁电气系统,2013(03):5.

[2]杜芳.地铁电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修分析[J].地铁交通,2010(88):33.

[3]杜永红地铁电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修[J].地铁电气系统,2009(13):91.

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