地铁车辆电气系统故障与检修思路探究

李圣莹

南京地铁运营有限责任公司

摘  要：地铁车辆电气系统是地铁系统的核心组成部分，它对地铁的运行和安全性起着至关重要的作用。本文通过对地铁车辆电气系统故障的分类和检修思路的探究，总结出一套较为完整的地铁车辆电气系统检修流程，为地铁车辆电气系统的故障排查和维护提供了一定的指导。首先，本文介绍了地铁车辆电气系统的组成和原理，包括直流电源系统、车辆控制系统、牵引系统、制动系统和辅助系统等方面。随后，本文对地铁车辆电气系统的故障进行了分类和分析，包括电源故障、控制故障、牵引故障、制动故障和辅助系统故障等五类。针对不同类型的故障，本文提出了相应的检修思路和方法。

关键词：地铁车辆；电气系统；故障；检修思路；维护

1 地铁车辆电气系统的组成和原理

地铁车辆电气系统是指用于控制、驱动、制动和辅助地铁车辆运行的电子电气设备和系统。它主要由直流电源系统、车辆控制系统、牵引系统、制动系统和辅助系统等组成。以下是对这些组成部分的详细阐述。

图1 地铁车辆电气系统的组成

1.1 直流电源系统

直流电源系统是地铁车辆电气系统的核心部分，它为车辆提供了可靠的电源。它主要由电池组、充电机、高压隔离开关、接触器等部件组成。电池组通常采用铅酸蓄电池，充电机则负责为电池组充电。高压隔离开关和接触器则用于控制电源的输出和断开，以保证车辆的安全和可靠性。

1.2 车辆控制系统

车辆控制系统是地铁车辆电气系统的重要组成部分，它负责车辆的控制和操作。车辆控制系统由主控制器、控制面板、线路连接和电气元件等组成。主控制器是车辆控制系统的核心部件，它接收来自控制面板的指令，控制车辆的加速、减速和停车等操作。

1.3 牵引系统

牵引系统负责车辆的牵引和制动。牵引系统主要由牵引变流器、牵引电机、制动器等组成。牵引变流器将电源的直流电转换为交流电，通过牵引电机将车辆的机械能转化为电能，从而驱动车辆运行。

1.4 制动系统

制动系统负责车辆的制动和停车。制动系统主要由制动电阻、制动器、制动控制器等组成。制动电阻用于吸收牵引电机产生的电能，制动器用于制动车辆，制动控制器则负责控制制动器的动作和力度。

1.5 辅助系统

辅助系统负责为车辆提供各种辅助设备的电力供应，如空调、照明、门控制等。辅助系统主要由直流-交流变换器、电源管理器、辅助设备等组成，其中直流-交流变换器用于将直流电转换为交流电，以供辅助设备使用。电源管理器则负责控制和管理辅助系统的电力供应，以确保各种辅助设备能够正常运行。

辅助系统中的辅助设备包括空调、照明、门控制等。空调系统主要由空调机组、送风系统和回风系统等组成，它负责为车厢提供舒适的温度和湿度环境。照明系统则负责为车厢提供光线照明，以便乘客在车内读书、工作等。门控制系统则负责控制车厢门的开关和安全，以保证乘客的安全和舒适度。

2 地铁车辆电气系统故障的分类和分析

2.1 电源故障

电源故障的原因包括电池组寿命到期、充电机故障、高压隔离开关接触不良等。这些故障会导致电源电压不稳定或无法正常输出，从而影响车辆的正常运行。例如，电池组寿命到期会导致电池组容量减小，无法满足车辆的电能需求，从而影响车辆的牵引、制动和辅助设备的正常运行。

2.2 控制故障

控制故障的原因包括控制面板故障、主控制器故障、线路连接故障等。这些故障会导致车辆无法正常加速、减速或停车，从而影响车辆的正常运行。例如，控制面板故障会导致车辆无法接收到正确的操作指令，从而影响车辆的牵引和制动。

2.3 牵引故障

牵引故障是地铁车辆电气系统中比较严重的故障之一。它的原因包括牵引变流器故障、牵引电机故障、制动器故障等。这些故障会导致车辆无法正常牵引或制动，从而影响车辆的正常运行。例如，牵引变流器故障会导致车辆无法正常将直流电转换为交流电，从而影响车辆的牵引和制动。牵引电机故障则会导致车辆无法正常地转换电能和机械能，从而影响车辆的牵引和制动。制动器故障则会导致车辆无法正常地停车，从而对车辆的安全性产生重大威胁。

2.4 制动故障

制动故障的原因包括制动电阻故障、制动器故障、制动控制器故障等。例如，制动电阻故障会导致车辆无法通过将制动能量转化为热能来减速或停车，从而影响车辆的正常制动。制动器故障则会导致车辆无法正常地制动或停车，从而对车辆的安全性产生重大威胁。制动控制器故障则会导致车辆无法正常控制制动器的作用力和制动距离，从而影响车辆的制动性能和安全性。

2.5 辅助系统故障

辅助系统故障的原因包括空调故障、照明故障、门控制故障等。例如，空调故障会导致车厢内的温度过高或过低，从而影响乘客的舒适度和健康状况。照明故障则会导致车厢内的光线不足，影响乘客的视觉和工作效率。门控制故障则会影响车厢门的正常开启和关闭，从而影响乘客的安全性和舒适度。

3 地铁车辆电气系统故障检修思路和方法

3.1 电源故障的检修思路和方法

为了解决电源故障，需要遵循一系列的检修思路和方法。首先，需要对电源系统进行检查，确认电源是否正常工作，包括检查电源输出是否稳定和充电机是否正常工作等。其次，需要检查电池组电压是否正常，以及电池组的寿命是否到期。如果电池组已经达到寿命期限，需要及时更换。此外，还需要检查充电机是否正常工作，以及高压隔离开关的接触是否良好，以保证电源的正常供应和安全性。最后，需要排查电源线路和连接器是否接触良好，检查电源管理器是否正常。这些步骤可以有效地排查电源故障的原因，并及时修复，确保地铁车辆电气系统的正常运行。值得注意的是，在进行电源故障检修时，需要遵循安全规范，保证检修过程的安全性和稳定性。

3.2 控制故障的检修思路和方法

首先，需要检查控制面板和主控制器是否正常工作。这些组件是控制系统的核心部分，如果它们出现故障，就会导致车辆无法正常运行。其次，需要检查车辆线路连接是否良好，是否存在损坏和短路情况。因为线路连接不良或损坏可能会导致电信号传输出现问题，进而影响车辆的控制。然后，需要检查车辆控制软件是否有误，是否需要更新。控制软件是控制系统的重要组成部分，如果软件出现问题，就会导致控制系统失灵。最后，需要使用相应的检修工具对控制系统进行测试，如检测电压、电流等参数是否正常。

3.3 牵引故障的检修思路和方法

首先，需要检查牵引变流器和牵引电机是否正常工作。这些组件是牵引系统的核心部分，如果它们出现故障，就会导致车辆无法正常牵引或制动。其次，需要检查车辆线路连接是否良好，是否存在损坏和短路情况。因为线路连接不良或损坏可能会导致电信号传输出现问题，进而影响车辆的牵引和制动。然后，需要检查车辆制动器是否正常工作。制动器是牵引系统中非常重要的组成部分，如果制动器出现故障，就会导致车辆无法正常制动或停车。最后，需要使用相应的检修工具对牵引系统进行测试，如检测电压、电流等参数是否正常。

3.4 制动故障的检修思路和方法

首先，需要检查制动电阻、制动器和制动控制器是否正常工作。这些组件是制动系统的核心部分，如果它们出现故障，就会导致车辆无法正常制动或停车。其次，需要检查车辆线路连接是否良好，是否存在损坏和短路情况。因为线路连接不良或损坏可能会导致电信号传输出现问题，进而影响车辆的制动。然后，需要使用相应的检修工具对制动系统进行测试，如检测制动器作用力、制动距离等参数是否正常。

3.5 辅助系统故障的检修思路和方法

首先，需要检查辅助设备是否正常工作，如空调、照明、门控制等，这些设备是车辆内部的重要组成部分，如果它们出现故障，就会影响乘客的舒适度和安全性。其次，需要检查电源管理器是否正常，以保证辅助设备能够正常工作。然后，需要检查车辆线路连接是否良好，是否存在损坏和短路情况，因为线路连接不良或损坏可能会导致电信号传输出现问题，进而影响辅助设备的正常工作。最后，需要使用相应的检修工具对辅助系统进行测试，如检测电压、电流等参数是否正常，以保证辅助设备的正常运行。

4 结语

地铁车辆电气系统是保证地铁运行安全和可靠性的重要组成部分。本文系统介绍了地铁车辆电气系统的组成和原理，分类和分析了常见故障，并提供了对应的检修思路和方法。在排查和解决地铁车辆电气系统故障时，需要严格遵守安全规范，确保检修过程的安全性和稳定性。本文所述内容可以帮助地铁运营企业和维修人员更好地了解和掌握地铁车辆电气系统的维修技术，为地铁运营的安全和可靠提供有力支持。

参考文献

[1]高永. 地铁列车电气故障分析[J]. 上海节能,2022(7):897-902.

[2]翟好璟. 地铁车辆电气系统中牵引及辅助系统故障检修研究[J]. 中国科技纵横,2022(11):90-92.