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摘要：地铁车辆的行车安全关系到国民生活的正常运转，在当下以电能为能源建设的地铁时代，电能的对地铁的供给稳定安全和地铁的运行安全密切相关，根据地铁出现的故障分析发现，其中电路故障就占据了接近半数，是影响地铁行车的首要因素，因此密切关注地铁主电路系统的安全，掌握相关维修技术，对于地铁系统的安全运作有着重要的意义。
一、地铁主电路常见的故障类型分析
出现地铁主电路供电断开的情况是导致地铁无法运行的主要原因，而其中导致出现断路的情况又可分为过电流和过电压现象。
1、过电压现象
过电压现象的出现会对地铁运行中的磁场产生直接的干扰，当磁场发生震荡时，就会影响到地铁的行车安全，在分类上往往根据电能的来源分为外部过电压和内部过电压两种，其中外部过电压的主要元凶是雷电，而内部过电压与地铁行车的系统供电稳定性有着密切的关系，它可能是因为技术人员的操作失误导致的，也可能是相关主电路设备故障引起的电压变化，像是线路绝缘层老化就是引起过电压的常见问题，过电压问题往往会对设备造成一定的损害，影响到地铁连续工作的能力，在地铁的维修管理上要注意对于过电压的控制。
2、过电流现象
过电流现象常见的说法有短路和过载，出现过电流的问题可能来源于电路系统本身的破损问题，也可能是接地引起的过电流，针对不同的过电流，往往有不同的过电流保护，比如短路保护、过载保护和接地保护，进行保护的装置中往往都采用了熔断器或者断路器，两者的功能大致相仿，都是在出现急剧增大的过电流问题时，自动断路对电路系统进行保护，从而使重要的系统设备免受破坏。一般而言，熔断器和断路器的特点是可以即时快速生效，而其对电流的敏感程度可通过阀值调节进行控制，总的来说，过于敏感的熔断器和断路器往往会导致频繁停电，降低电路的可靠性，所以在使用熔断器和断路器时，需要选择合理的地方进行准确的阀值计算后再进行安装，优良的熔断器和断路器往往能有效地判断出熔断的电流阀值。在地铁出现电路故障时，往往都需要对熔断器和断路器进行维修重置。
二、地铁车辆主电路系统的常见故障和维修
地铁列车的传统方式可分为直流传动和交流传动两者方式，由于传动方式的不同导致在结构上有一定的差异性，在此进行地铁的主电路的故障分析时，针对直流传动和交流传统的故障发生率进行综合排名进行分析，一般来说，最常见的故障有制动电阻通风机故障、各类电流电压传感器故障和牵引控制单元故障等。
1、制动电阻通风机故障
制动电阻通风机故障是在地铁临修中最常见的故障，它出现的原因是制动通风机将各类的尘埃垃圾吸附进了通风口后附着堆积在进风口的网罩上，导致通风量逐渐降低，从而引起制动负荷的不断增大，当超过一定的阀值，便出现了制动电阻失灵的现象，从而引起通风故障。
一般来说，当出现通风故障时，只需要在第一时间进行通风口的尘埃垃圾清理便能有效地解决问题，当清理垃圾后仍然不能解决问题，说明其它的元件可能受到了一定的损害，这时极有可能出现的两种故障是通风机电机本身和叶片出现了故障，因此记下来可先检查风机的叶片是否能良好运转和通风机的电机内部是否出现了损坏，如果以上两部分也未出现故障，这时可进一步将故障排查范围放在监控通风量的风速传感器、控制空气流通的压力差动力开关和采样空气导管山，这些部分的故障也会导致电路通风机出现故障。
在检修时，为了确定故障位置位于控制电路还是终端设备上，可采用测量牵引单元监控信号的方式，比如在交流列车上，牵引控制单元110V的数字模块是列车的系统控制单元，如果是因为通风机因为尘埃堆积导致终端出现了故障，那么在将通风量逐渐减少的过程中，风雅开光的常开触点将会自动分段，而常闭触点将会自动闭合，如果在这时输入控制单元的数字信号时间大于10s，则可判断是通风机的制动电阻出现了故障。
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2、高速断路器的故障
高速断路器出现故障也是最常见的主电路故障之一，由于触发高速断路器故障的原因很多，所以在进行检修时首先需要确定具体的故障原因。其中以ATP系统故障引发的跳闸现象最为明显，所谓ATP故障，就是地铁列车在超速时，系统会自动机进行限速，这时ATP系统就容易出现超负荷运转，从而允许继电器失电，出现自动跳闸的情况。ATP故障出现的原因非常明确，并且出现还具有一定的规律可循，比如在某一车站和折返区间反复出现高速断路器故障，那么就很有可能是因为电流过载引发的ATP故障，ATP故障发生时，往往会导致所有的的断路器同时跳闸，这可对最快地列车实现限速，但是在修复工作上也略微偏大。
一般来说，除了ATP故障外，断路器出现跳闸的现象较为少见，在出现ATP系统引发的跳闸时，检修的思路是先检查主电路是否出现短路，在检修的元件上以此从电路电流的传感器，牵引系统的相关部件展开，包括CPU、SPU、A/D，D/A、I/O、COM等部件。
3、牵引电机故障
牵引电机作为列车的主要动力系统，其内部结构较为复杂，涉及的元件较多，其检修的难度较大，在平时的维护中，往往只需对换向器进行打磨和车削，更换碳刷和进行润滑即可，另外进行定时的清洁保养也很重要。
在出现故障时，首先考虑的就是平时维修的不到位引起的一系列问题，比如润滑不到位导致承轴被“烧坏”，由于牵引电机对于维护的保养较高，不符合要求的润滑油也会对电机内部造成较大的磨损。对于润滑油出现的问题，首先是核对润滑油的规格，然后对内部进行更为全面有效的润滑，为了保证润滑的全面性，往往让电机处在低速的运转状态，从而使内部齿轮进行全面润滑。
另外导致电机故障的原因可能是内部电压传感器的损坏，而引发传感器的损坏可能是变电站和列车的牵引制动的配合问题，比如制动接触网的电压的瞬间上升，此外还有一个重要原因就是所说的外部过电压雷击导致的，这种故障在雷雨的天气中容易触发。
三、地铁车辆高压供电电流故障的优化技术
1、做好各保护设备之间的匹配
做好各个保护设备之间的匹配校对，不仅能有效降低因为匹配问题引发的故障问题，还能有目的地控制故障的发生点，从而大大降低后续检修的难度，降低检修的成本，在匹配上的原则主要有以下：
首先是避雷器要设置在主熔断器之前，对主电路整体具备独立的最外层的保护，让主熔断器的电流值大于避雷保护装置的电流值，从而保证避雷器的保护效果优先于主熔断器保护之前触发，从而降低雷击导致地铁停运的情况发生。然后是熔断器和高速断路器之间的匹配，两者都具有一定的保护作用，在进行电流设置时，让熔断器的通过电流大于高速断路器，在各级熔断器之间的电流设定上，保证故障发生时优先熔断下级熔断器。最后在电缆的选择上，应该保证电缆具备短时间的过载能力，在熔断器的电流设置上，要保证大于电缆的正常负载电流而又不大于电缆的过载数值，从而保证故障发生时，使用熔断器承担故障风险，降低过载电流对于电缆的破坏。
2、做好电路的参数选择
在电路的参数选择上，要遵循设置参数的原则，具体的原则有以下方面：
1）电路的长期允许电流要始终保持在持续工作电流之上。
2）电气设备的最高电压值要在电路电压波动的最大值之上。
3）考虑到短路时会产生一个熔断的电弧电压，为了保证熔断效果，在进行各级熔断器的熔断电压设置之前，必须考虑到此电路的最高熔断电弧电压。
4）为了避免实际的电压波动导致引起断路器和熔断器发生故障，应该将熔断电压设置在正常波动电压的最大值之上。
结束语
地铁列车的主电路设置需要考虑实际的情况做出最合理的选择，在具体的参数选择上，可借助现代计算机系统进行模拟建模，做好各级系统之间的配合，加强地铁列车的应急能力，同时降低故障带来的损失，保证系统能最快地恢复到工作状态。
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论文作者:王念
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/13
标签：故障论文; 过电压论文; 地铁论文; 电流论文; 熔断器论文; 电路论文; 断路器论文; 《防护工程》2019年10期论文;