地铁车辆电机牵引故障的诊断及维修

地铁车辆电机牵引故障的诊断及维修

刘明 王铁柱 徐达

中车长春轨道客车股份有限公司 130062

摘要:地铁车辆是城市交通的重要组成部分,也是重要交通方式之一，它为人们提供了很多便利,同时也促进了城市化进程。随着时代不断发展和进步，以及人民生活水平的提高。对轨道交通系统提出新要求，在更新换代速度加快、智能化程度加强等方面都需要更快更好地满足乘客需求。但是轨道交通系统的运行过程中,由于受到外界环境因素影响较大，导致故障发生率较高,所以必须要对地铁车辆的牵引问题进行有效地检修。为了保证乘客乘坐舒适性和安全性，而采用了牵引故障维护及检修两种方法，对其进行维修与保养，以确保行车安全、提高车辆利用率，以及减少不必要损失，提高地铁车辆的使用寿命。

关键词：地铁车辆；电机牵引；诊断；维修

引言：地铁车辆是城市公共交通的重要组成部分,也是人们出行首选方式。随着城市化进程加快和人口密集度不断提高,地铁交通成为了一个非常热门的话题。由于牵引故障对乘客乘坐舒适性、安全性等方面有着特别大的影响因素以及难以预测性，造成许多人在维修保养时遇到困难甚至感到心惊胆战之感而选择放弃维护检修工作;同时一旦发生此类问题将会使整个城市轨道交通系统处于瘫痪状态,给市民出行带来诸多不便和安全隐患。

一、地铁车辆电机牵引系统的特点

列车牵引系统的特点是牵引力大,速度快,平稳,制动性能好。在牵引刚启动瞬间,车流呈波形,且瞬时达到饱和状态。而且列车在地铁运行时由于外界因素(高温、振动和噪声等)会产生大量的热损失。但是由于其具有高可靠性、稳定的定速性能和较低噪声，以及良好的制动性等优点而得到了广泛推广应用。而随着科技水平及列车速度不断提高与地铁技术进步发展，使得对机车运行控制要求越来越严格(比如:车辆提速稳定性好、低速安全性高等)，从而导致牵引刚度变小,因此需要针对不同故障进行有效地维修来保证行车安全。

二、牵引系统的故障分析

1.满载或超载状态的运行

针对于地铁车辆而言，在进行运行的过程中，一般情况下将会出现制动或者是启动等方面的情况，引电机故障主要是由于机械外力作用引起。当驱动系统工作时,牵引发电机产生电能,导致转子绕组短路,造成电动机烧毁。或地铁车辆的动力和制动性能下降,由于电机转速过高导致电机过载，当车速超过设定值时;若低于额定转矩，牵引变频器处于断开状态，则加速器不启动或停止运行。

2.非金属性的短路故障

非金属性短路是由于在正常情况下驱动电机工作时出现的。当车辆处于运行状态中时,因为各种原因导致该部分电路无法启动;并且当发生外力作用或机械拉伸等其他因素，而使其内部损坏或者不能继续使用造成故障现象(例如:断相、接地)时,牵引电机和地铁线路将受到严重冲击并产生连锁反应从而使得整个系统停止供电。

3.金属性的故障

针对于这一类的故障而言，主要表现在三轨以及钢轨之间所出现的金属性的基础，或者是在绝缘制作出现了损坏，直接的导致了地扁钢以及三轨之间出现了一定程度的短路。

三、故障的诊断及维修方法

1.地铁车辆牵引技术要求:首先,对其进行详细地分析,判断电机是否正常。然后再通过检测参数来确定维护方案。其次是检查制动器的工作状态和性能情况等是否符合设计标准;最后就是要根据实际状况，选择合适的维护措施以及更换设备零部件等等一系列工作流程。

2.通过控制变频器频率来实现直流电机调速:当交流电源为交流5V时可改变直流电压使之变为1H以上;反之逆变器为低电平/高电抗的时候可以调整输出转矩，以满足牵引要求,当直流电源为5H时,可改变直流电压使之变为5H。该技术是通过控制变频器的频率来实现直流电机调速。

3.同时输出转矩可以调整，但是电机的转速没有办法调整,所以我们就想到了使用微机进行控制。利用单片机对车辆牵引变频器控制系统故障检测和维护。通过微机组驱动芯片HMI实时监测并显示当前运行情况;用AT89C52为核心单元电路设计以L298N来实现电源保护、电流调节以及转矩测量等功能模块,在系统出现异常时可以手动重启电机电源及停止供电状态的切换;使用车载GPS定位仪进行数据采集后将数据传送给电脑处理中心上位机。该方法的优点是电机在牵引过程中能保持平稳运行、调速性能好。缺点主要有:由于变频器频率控制不准确导致系统振荡和振动过大，且无法进行有效保护;电机定子绕组接线方式会引起转子磁路饱和，从而影响其工作效率及可靠性;当直流电源供电不正常时,可通过调节电网电压来实现稳定制动的目的。

四、地铁车辆电机牵引的维护与保养方法

地铁车辆的牵引故障是一种较为复杂且技术要求较高,对其进行有效地诊断及维修显得尤为重要。本文主要介绍了几种常见的地铁列车常用的维护与保养方法:①针对普通轮轨拖线车,利用人工观察法和机械测量仪等设备对其进行检查。②根据车轮、轨道是否存在问题以及润滑情况将制动器松开后再通过直流电动机更换电机;③当牵引继电器工作时,通过观察车轮的制动情况,并将其与实际行驶时发现异常现象进行对比,若出现故障则需对牵引继电器进行更换。

结语

地铁车辆是一种非常重要的交通工具,它在城市公共交通中占有很大比重。而牵引电机是地铁列车的动力装置,由于其运行速度高、载重能力强,所以对牵引电机的性能要求非常高。为了保证列车安全的正常运转，以及提高乘客舒适度和乘车体验性，需要经常更换机车，更要频繁地对车辆的电机牵引进行检查维修维护工作;因此我们研究并解决地铁车辆电机牵引存在问题及维修方式是非常有必要的。

参考文献

[1]翟好璟. 地铁车辆电机牵引故障的诊断及维修[J]. 中国新技术新产品, 2020(24):3.

[2]谈琦, 李现远, 孙春飞,等. 地铁车辆电机牵引故障的诊断及维修思路解析[J]. 交通科技与管理, 2020(1):2.

[3]方健. 地铁车辆电机牵引故障的诊断及维修技术方案分析[J]. 数码设计(上), 2018, 000(008):122.

[4]马姗姗. 地铁车辆电机牵引故障的诊断及维修策略[J]. 数码设计（上）, 2018, 000(004):125-126.

[5]伍云飞. 地铁车辆电机牵引系统故障及对策分析[J]. 精品, 2018(7):1.