袁立辉
成都地铁运营有限公司 四川省 610000
摘要：目前，我国人口数量不断增涨，交通压力巨大。地铁在面对这种问题上起到了很好的促进作用，在各大城市的建设中，地铁成为重要的建设项目。在地铁建设中，保证车辆运行的重要环节是做好车辆的电气牵引。鉴于此，从具体的地铁实例出发，对其电气牵引系统的设计进行详细的分析，目的是要为地铁车辆电气牵引系统设计实践工作提供理论指导和实践参考。
关键词：地铁车辆；电气系统；辅助系统；电气牵引；故障检修
引言
随着我国城市交通拥堵问题的逐渐加剧，为了提升人民群众的出行效率，我国各大中型城市陆续开展了地铁工程的建设，从而希望其可以有效缓解城市交通压力。为了保证地铁车辆运营效率，避免电气系统中出现相应的故障，有必要对地铁车辆电气系统中牵引及辅助系统故障检修方面进行积极的研究，对于我国轨道交通的发展有着极为重要的意义。
1地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的相关概述
电力牵引是一种以电能为动力的牵引方式。地铁电力牵引系统的工作原理就是地铁运行过程中由架空线处获取电能并将其调压变换后输送给车组的牵引电动机，由牵引电动机将电能转换成机械能，进而驱动车辆前行。地铁车辆的电气牵引控制系统是由牵引电器和列车电路构成的。牵引电器包括：受流器、牵引电机、传动控制装置、其他牵引电力电子转换控制系统。列车电路包括：主电气回路、辅助电路、控制电路。现在微型计算机控制己代替了传统使用的模拟电路广泛应用于控制电路。它可根据司机的操作和牵引回路的状态及相应信号调节斩波器，对各接触器、继电器、电磁阀、发光二极管等发出指令，达到所要求的恒流牵引、电阻制动及再生制动等控制。
2系统控制分析
2.1矢量控制
矢量控制是系统控制当中的主要控制方法，采用此方法进行控制主要是因为矢量控制具有快速响应和高精度的特点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在系统设计中利用矢量控制对电机的转矩进行精确的控制，能够有效实现防冲击控制，从而实现车辆的平稳加速和制动目标。在牵引或者是电空混合制动的工况条件下，如果轮对发生了空转或者是滑行的情况，轮轨间的黏着可以迅速恢复。利用矢量控制这种方式，对空转和滑行控制进行实现，可以更加充分地对轮轨间的黏着力进行利用，这样列车无论是加速还是制动，都会更加平稳。简言之，利用矢量控制这种控制方式，地铁车辆的电气牵引系统可以发挥更加完整的作用，从而保证列车在运行当中的平稳性，进而保障列车的形式安全。
2.2制动控制
地铁交通车站之间往往距离较短，运行过程小的调速和停车都比较频繁。为了提高列车的运行速度，必须使其起动提速快、制动距离短。因此地铁车辆的牵引系统制动应具备如下性能：(1)制动灵活、制动迅速，制动和缓解时前后部车辆冲击小。(2)具有足够的制动力，保证车辆在规定的制动距离内安全停车。(3)应尽量发挥动力制动能力，以减少对城市环境的污染和降低运行成本。在制动工况时把牵引电动机变为发电机、通过轮对将列车动能变为电能。这时牵引电动机轴上的反转矩作用在机车动轮上形成电制动力，称为电气制动。采用这种制动可以提高列车运行速度，降低机车车辆轮箍闸瓦的磨损。城市轨道交通车辆一般均采用再生制动与电阻制动相结合的电制动优先、空电联合制动方式，保证在制动系统允许的条件下得到尽可能大的制动减速度。
3地铁车辆电气系统中牵引系统的故障分析
3.1牵引系统的故障分析
第一，非正常运行状态。对于地铁车辆而言，当其处于过载工作状态下时，其运行状态便会进入非正常模式。其中，上下班高峰时段、启停过程以及进入三轨无电区时，地铁车辆的负载便会增加，从而会造成车辆制动过程中对电网电流与电压产生一定程度的波动，并且牵引系统中的短路状态与此时负荷状态比较相似，从而会引发继电器保护装置出现误动作情况，对地铁车辆的电网系统产生不同程度的破坏。第二，非金属性短路故障。当地铁轨道中存在雨雪覆盖或积水淹没等情况时，便会导致地铁车辆电气系统中出现非金属性状况下的短路故障。另一种在三轨供电系统中出现的非金属短路故障为电弧短路故障，其指的是带电体对导体放电而形成的短路故障，第三轨对地放电便是此类故障形式的代表。第三，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。
3.2牵引系统的故障检修
对于地铁牵引系统的故障检修，由于大部分的地铁牵引系统故障都是发生在距离牵引变电所较远的部位，在进行故障的检修时就可以利用仿真系统对故障进行分析。通过仿真系统可以清晰的对馈线电流进行识别，根据电流的变化找出牵引系统发生故障的部位。在利用仿真系统对故障进行分析和处理时，还可以避免受到外界的干扰，通过对数据进行分析，可以准确的掌握故障特点，对故障进行精准的检修。另外，检修工作人员还要对检修工作认真负责，制定严格的牵引系统检修流程，避免地铁运营中的不必要损失。
4地铁车辆电气系统中辅助系统的故障与检修
4.1辅助系统故障
第一，电容器故障。为了对地铁车辆的工作电压起到稳定作用，通常会在逆变器内部设置铝电解电容器。其中，氧化膜容易在电容运行过程中出现损坏，尽管氧化膜可以自我修复，但是损坏速度远大于恢复速度，所以会增加氧化膜被击穿的概率，导致电容器失去作用。第二，电力半导体器件故障。对于逆变器而言，其通常在具有强烈的电浪涌环境下进行工作，而一旦电力半导体器件出现失效，则难免会对逆变器的工作状态造成影响，甚至导致其出现失效情况。此外，电力半导体器件的保护在设计过程中通常不被重点关注，所以增加了电力半导体器件出现失效问题的概率。第三，弱电半导体器件故障。逆变器的工作状态与其内部的弱电半导体单元有着直接联系，如果其中一个弱电半导体单元出现问题，则会影响逆变器的整体功能。其中，内部因素与外部因素是导致逆变器出现问题的主要原因。内部因素指的是逆变器的固有特性出现的变化，而外部因素则是由于外部因素的影响而形成的故障，主要包括温度失效、机械过应力失效、静电损伤失效、过电应力失效、湿度失效等。
4.2辅助系统检修
对地铁辅助系统的检修可以充分利用网络系统，通常情况下，在利用网络诊断方式时可以分为三个步骤。第一，创建网格，在创建的网格中输入与辅助系统相同的样本信息，并且通过一定的训练获得对故障目标的诊断。第二，网络诊断，通过提取特征并进行故障预处理在网络中检测故障。第三，根据网络诊断方式检测出的故障特点和原因，对故障采取针对性的检修，确保故障的处理准确性。
结语
为了确保地铁车辆可以安全、可靠的运行，需要采取科学合理的措施来保障地铁车辆电气系统中牵引及辅助的系统的工作状态。因此，为了确保牵引及辅助系统的工作状态满足地铁运行状况下的要求，有必要对其故障原因进行细致分析，从而为检修方案更有针对性的制定打下基础，进而在有助于提升检修水平的同时，保障地铁车辆的运行安全，对于提升我国地铁车辆的整体运营水平有着极为重要的现实意义。
参考文献
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[3]朱莹.列车牵引系统线路接触器故障分析及改进探讨[J].科技创新与应用，2016（07）：129.
论文作者:袁立辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第13期
论文发表时间:2018/10/15
标签：地铁论文; 系统论文; 故障论文; 车辆论文; 电气论文; 逆变器论文; 列车论文; 《防护工程》2018年第13期论文;