摘要：在城市化进程日益加快的推动下，传统的交通工具已经很难满足人们的需要，尤其是以汽车为首的交通工具，不仅会影响城市交通效率，而且会对城市环境造成严重的污染。在此背景下，各大城市发展了轨道交通，而地铁作为城市轨道交通的重要组成部分，大大缓解了城市交通存在的问题。文章阐述了地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的特点，对地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障进行分析，提出了检修故障的建议，希望为相关行业提供借鉴。
关键词：地铁车辆；电气系统；牵引与辅助系统；故障；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，我国目前的地铁车辆在运行过程中，牵引系统和辅助系统经常出现故障，严重影响了地铁车辆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，加强对地铁车辆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地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的特点
1.1地铁车辆电气系统中牵引系统的特点
地铁车辆电气牵引系统，其作用的实现为控制车辆。地铁车辆上都会有4台电机，并且这些电机会利用高压电路中的变频调速系统达成供电的目的。通过无速度传感器的矢量，可以对交流牵引电机的转矩进行控制，将速度推算方式作为基础，控制滑行。电制动与再生制动相比，具有滞后性的特点，在电制动之前，再生制动会改变吸收条件，这样，再生制动和电制动方能实现自由的转换。
地铁车辆牵引系统在电气系统之中主要由以下部分组成：牵引逆变器模块、接地故障检测系统、高速断路器、线路滤波元件。（1）线路滤波器。在地铁车辆运行的过程中，为了确保电流输入的平滑性，避免接触网对车辆运行及其他系统造成较大的影响，因此，应该将线路滤波器加入至地铁车辆的电气系统之中。（2）牵引逆变器。DUC控制板、GDU单元、制动斩波单元、过压保护电阻、接地电阻及其他辅助元件是牵引逆变器的形式构成。在使用之前，需要对其进行冷却处理，一般情况下，冷却时都会使用热管散热器。（3）高速断路器。高速断路器可以对接地故障进行保护，安装位置是逆变器，其保护范围需要与变电所进行协调。
1.2地铁车辆电气系统中辅助系统的特点及构成
地铁车辆电气系统中辅助系统由多个部分组成，分别为充电机模块、蓄电池组、DC/AC逆变模块。蓄电池组的组成部分是为电池单元，其主要保护方式为与接触器断开，促使蓄电池始终与负载保持相隔离的状态。充电机模块是电气辅助系统的重要组成部分，可以满足地铁车辆的直流电的用电需求。DC/AC逆变器在地铁车辆电气系统亦被称为辅助逆变器。该装置可以在架空接触网中进行电能的接收，以此来满足地铁车辆其他电气系统的用电需要。
2牵引故障分析与检修
2.1故障分析
（1）非正常运行状态。地铁车辆在正常运行过程中，常会发生启动和制动的状态，该现象将会对地铁车辆的正常运行造成很大影响。此外，在上下班高峰期，地铁常处于过载状态，此时就会出现因车辆制动而引起的电流、电压不稳定等现象（类似短路情况），有可能造成继电器保护装置出现误动作，而对地铁车辆电网系统造成严重的影响。
（2）非金属性短路故障。它是在非金属状态下出现的短路故障，多发生在雨雪等状况，例如，轨道被雨雪覆盖，此时雨雪将是供电系统传播电流的导体，三轨是将整个绝缘支座固定在道床上，与接地扁铜有着可靠的绝缘关系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但随着地铁使用时间的延长，车辆的支撑体就会出现老化或污秽的情况，导致电流泄漏，这些电流绝缘支座传向接地扁铜，再通过变电所传回负极。因此，应对支撑体进行定期保养，以免上述故障发生。此外，电弧短路也较为常见，它是因导体接触到了带电体而造成的短路。
2.2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。
2.3辅助系统的故障分析以及检修的方法
2.3.1辅助系统的故障表现分析
一是电容器的故障。针对于铝电解电容器而言，其安装在逆变器的内部，它的重要作用便是能够达到稳压的效果。然而其氧化膜在电容进行工作的过程中容易受到破坏，虽然是存在着一定程度的自愈性，但是当其氧化膜的破坏速度将会大于其自愈的速度时候，仅靠氧化膜是没有办法来得及进行修补，这样将会出现氧化膜的破损，甚至是将会出现击穿，导致其电容器出现失效。
二是关于电力半导体器件所出现的故障。针对于逆变器的工作环境而言，电力半导体器件若是出现失效将会导致逆变器整体出现失效，对于这点而言，其原因主要是因为设计人员在进行设计的过程中并没有能够对其电力半导体器件采取进行保护方面的措施，在这个基础上直接导致了半导体失效。
三是关于弱电半导体器件方面的故障。对于每一个逆变器而言，其内部都是存在着比较多的弱电半导体元器件，对于这些器件而言，将会直接的决定着整个逆变器是否可以正常的进行工作，在里面的某一个部件出现了故障的情况下，那么所相互对应着的逆变器整体性能将会受到较为直接的影响，从而会对整个逆变器带来一定的隐患。然而针对于半导体器件失效原因主要是可以分为内部原因和外部原因两个方面。对于内部原因而言，主要表现为期间自身的固有性出现了一定的问题，然而对于外部的原因而言，则是因为外界的原因所导致出现的故障。
2.3.2辅助系统的故障检修
在现阶段，通过神经网络故障诊断方法可以对辅助系统中出现故障的原因进行有效的判断，具体实施过程如下所述：首先是神经网络的创建，详尽的采集地铁车辆电气系统中辅助系统的各类信息样本，随后将采集到的信息输送至没有经过训练的神经网络当中，此时的神经网络便会对数据样本信息进行必要的ANN训练，并且在训练过程中可以指定出更为科学合理的解决方案，以便更有效的获得有关的诊断网络。
结语
通过上述分析可以得出，地铁车辆的系统较为复杂，因此必须要有关的检修人员能够对其地铁车辆的电气系统进行全面的深化认识，使其可以不断的优化地铁车辆牵引以及辅助系统的检修方式，在出现故障后能够更加及时的去进行检修，这样不仅仅能够提高地铁车辆的运营效率，与此同时也是可以对其地铁车辆的运营盈利存在着较为直接的影响。因此针对于这种情况而言，地铁的有关部门必须要能够充分的去结合自身的实际情况，同时需要向国内外的检修体制改革吸取问题和有关的经验，在能够全面的提高检修人员自身工作效率以及技能的基础上，使其可以更好的为地铁的安全运营提供出一个可靠的保障。
参考文献：
[1]吴浩.地铁列车负载故障下的辅助逆变器失效频谱特性分析[J].城市轨道交通研究，2012（08）.
[2]李国正.基于RAMS的地铁列车车载设备维修策略与故障诊断研究[D].北京交通大学，2013.
[3]朱麟.地铁车辆电机牵引系统故障及应对研究[J].科技创新导报，2016（20）.
论文作者:张禄
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/6
标签：地铁论文; 系统论文; 车辆论文; 故障论文; 逆变器论文; 电气论文; 将会论文; 《电力设备》2019年第16期论文;