地铁列车牵引系统故障的处置流程分析_石祖警.pdf

电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月 67Computer Engineering计算机工程摘要：阐述轨道交通是城市公共交通的重要组成部分，随着客流剧增、行车间隔不断压缩，地铁运营安全稳定性及可靠性显得尤为重要。地铁列车牵引系统是列车的核心系统，为了有效提高轨道列车的安全性和可靠性、降低轨道列车故障率，对轨道地铁列车牵引系统进行研究。探讨针对地铁列车牵引系统典型的部件级与系统级故障的处置流程，介绍了地铁列车牵引系统的相关知识和控制原理。分析牵引系统常见的故障逻辑，制定地铁列车牵引系统故障相应的处理流程，确保相关人员能够准确、迅速判断及处理故障，从而有效地提高列车运营安全、可靠性，提升运营效率，降低故障对运营的影响。关键词：控制技术，地铁列车，牵引系统，故障定位，处置流程。中图分类号：U269.3文章编号：1000-0755(2023)06-0067-03文献引用格式：石祖警.地铁列车牵引系统故障的处置流程分析J.电子技术,2023,52(06):67-69.自身无牵引输出。地铁列车牵引控制系统主要设备包括受电弓、高压箱、牵引逆变器、牵引电机、制动电阻、接地装置等，电传动系统核心控制部分牵引控制单元（DCU），接受列车网络或硬连线指令信号，控制主电路中的主断路器和各接触器，两侧输入/输出信号，DCU与IGBT变流器模块之间通过屏蔽电缆传输触发脉冲和反馈信号，实现对IGBT变流器模块控制的目的，控制逻辑如图1所示。DCU放置于VVVF逆变器箱内，采用叠板结构，包括主控板、母板、接口板，DCU板卡接口框图如图2所示。DCU采用直接转矩控制完成对异步牵引电动机的精确转矩控制，实现完全微机化、数字化的实时控制，具有符合列车通信网络IEC61375标准的MVB通信接口，对外与车辆总线相连，与中央控制单元等形成控制与通信系统。同时，具备当列车控制与诊断系统出现故障时，可用硬线实现紧急牵引0 引言依据地铁列车电气原理图、网络控制与诊断系统功能逻辑说明、牵引系统DCU控制功能等，并结合行业相关设计规范，主要分析了牵引控制系统的部件级与系统级故障，对常见的典型故障逻辑深入分析，充分考虑列车正线运营时突发的牵引系统故障问题，地铁列车牵引系统故障处置流程基于地铁列车电气特点进行编写，有效的帮助相关人员掌握地铁列车牵引系统故障应急处理的要求、流程和方法，及时消除故障对行车的影响，确保地铁列车安全、正点运行。1 地铁列车牵引控制系统地铁列车的编组通常是由6节车厢编组而成，一般为4节动车与2节拖车（4动2拖）编组，动车（分配置受电弓Mp车与不配置受电弓M车两种类型）的牵引输出由本车的牵引控制系统负责，拖车地铁列车牵引系统故障的处置流程分析石祖警（南宁轨道交通运营有限公司，广西 530022）Abstract This paper expounds that rail transit is an important part of urban public transport.With the sharp increase of passenger flow and the continuous compression of driving interval,the safety,stability and reliability of subway operation are particularly important.The metro train traction system is the core system of the train.In order to effectively improve the safety and reliability of the rail train and reduce the failure rate of the rail train,the metro train traction system is studied.It discusses the disposal process of typical component level and system level faults of metro train traction system,and introduces the relevant knowledge and control principles of metro train traction system.It analyzes the common fault logic of the traction system,formulates the corresponding processing flow for the subway train traction system fault,and ensures that relevant personnel can accurately and quickly judge and handle the fault,so as to effectively improve the safety and reliability of the train operation,improve the operation efficiency,and reduce the impact of the fault on the operation.Index Terms control technology,metro train,traction system,fault location,disposal process.Analysis of Handling Process of Metro Train Traction System FaultSHI Zujing(Nanning Rail Transit Operation Co.,Ltd.,Guangxi 530022,China.)作者简介：石祖警，南宁轨道交通运营有限公司；研究方向：控制技术。收稿日期：2023-03-14；修回日期：2023-06-11。68 电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月Computer Engineering计算机工程功能。DCU对故障实行等级分类，轻微故障设为“自恢复故障”，中等故障设为“可复位故障”，严重故障设为“不可复位故障”，最严重故障设为“逆变器切除故障”。在状态检测过程中，发现“可自动恢复故障”，则在条件满足时自动进行“故障消除”；发现“可复位故障”，则可接受通过列车控制和诊断系统传递的“故障消除”命令，故障消除后重新工作；若为“不可复位故障”，则停机，直到上电复位才能清除此故障。当发生“不可复位故障”后，上电复位后该故障仍然不能清除的，必须切除此逆变器，切除该逆变器不影响其他车的逆变器正常运行。DCU系统保护分为硬件保护和软件保护。硬件保护功能主要包括：IGBT元件故障保护、直流电压过压保护、牵引电机过压保护、直流电流过流保护、制动电阻及斩波回路过流保护、主电路电器部件故障保护、主电路接地保护、插件不在位保护、电源故障保护和 DCU 故障保护等。2 地铁列车牵引系统典型部件级故障逻辑原理及处置流程（1）制动电阻风压异常(VVVF轻微故障)。故障逻辑：检测到制动电阻风压异常。故障处置流程：检查制动电阻风机是否启动，风向是否正确，检查风压传感器及其接线。（2）电机超温保护（VVVF轻微故障）。故障逻辑：检测到电机温度大于170。故障处置流程：电机温度小于160后 DCU 自动复位；检查电机出风口是否有异物阻塞，检查相应温度传感器及其接线。（3）高速断路器10min内闭合超过3次（VVVF轻微故障）。故障逻辑：司机在10min内合高速断路器超过3次。故障处置流程：按主辅复位按钮复位。（4）牵引制动指令错误（VVVF轻微故障）。故障逻辑：检测到牵引制动指令同时有效。故障处置流程：检查列车线及司控器。（5）电压传感器故障（VVVF轻微故障）。故障逻辑：短接接触器闭合后，检测到中间电压与网压值差值大于50V。故障处置流程：检查网压和中间电压传感器及其接线。（6）制动电阻风机接触器的卡分故障（VVVF中等故障）。故障逻辑：发出制动电阻风机高速接触器分命令且检测制动电阻风机低速接触器为断开状态，该状态持续1.5s。故障处置流程：检查制动电阻风机接触器及其辅助触点、接触器控制回路状态反馈线。（7）高速断路器的卡分故障（VVVF中等故障类型）。故障逻辑：高速断路器闭合指令发出，且检测到高速断路器状态为分持续1.5s，报出卡分故障。故障处置流程：检查高速断路器及其辅助触点，高速断路器控制回路及状态反馈线。（8）充电机不良故障（VVVF中等故障）。故障逻辑：充电过程中充电接触器状态闭合状图2 DCU 板卡接口框图图1 牵引控制原理图电子技术 第 52 卷 第 6 期（总第 559 期）2023 年 6 月 69Computer Engineering计算机工程态一定时间后，检测到直流电压小于网压的85%。故障处置流程：按复位按钮复位，故障累积2次后需上电复位；检查充电回路和充电电阻，电压传感器及其接线。（9）中间电压过压（VVVF中等故障）。故障逻辑：检测到中间电压值大于2 000V。故障处置流程：检查线路网压、斩波支路是否正常，检查传感器及中间电压采集插件。（10）主回路接地（VVVF中等故障）。故障逻辑：检测到VVVF主电路中流入直流 电流与流出直流电流的差值大于50A。故障处置流程：按复位按钮复位，如不能复位需重新上电复位；检查主电路是否接地、电流传感器及其接线。（11）DCU VVVF严重故障位（VVVF严重故障类型）。故障逻辑：检测DCU无生命信号，不能正常工作。故障处置流程：重新上电复位，检查其接线。3 正线地铁列车牵引系统典型系统级故障处置流程（1）一节车牵引系统或VVVF轻微、中等、严重故障。列车进站停稳后，按压“主辅复位”按钮5s，按压“HSCB 合”后动车，无论故障是否消除，继续运营。（2）两节车及以上牵引系统或VVVF轻微、中等故障。若列车未出现限速，则运行至终点站停稳后，按压“主辅复位”按钮5s，按压“HSCB 合”后动车，无论故障消除与否，继续运营；若列车出现限速55km/h 或65km/h，以ATPM模式按限速要求维持进站停稳后，按压“主辅复位”按钮5s，按压“HSCB合”后动车，若故障消除，则可恢复ATO模式继续运营；若仍存在限速，则本站或下一站清客退出服务（若距离终点站三个区间以内，以ATPM模式按限速要求维持运营至终点站）。（3）两节车及以上牵引系统或VVVF严重故障。列车进站停稳后，按压“主辅复位”按钮5s，按压“HSCB 合”后动车，故障消除，继续运营；若故障未消除（两节车牵引逆变器严重故障，列车自动限速50km/h；三节及以上牵引逆变器严重故障，列车牵引封锁），将当前列车速度汇报行调，建议以ATPM模式按限速要求运行至本站或下一站清客退出服务。若无法动车，则合七个旁路开关（此时共计合上七个旁路开关：警惕旁路、总风压力可用旁路、ATC 切除、门关好旁路、停放缓解旁路、所有制动缓解旁路、车钩监视旁路，注意：不能合紧急牵引），尝试动车退出服务，此时列车限速45km/h（所有制动实际已缓解时限速45km/h，存在制动实际未缓解时限速10km/h）。如果仍无效则请求救援（如列车停在站台，清客后，根据现场处理情况决定是否重启列车，无效则请求救援）。（4）单节车牵引图标显示“？”，若列车运行正常，运行至终点站停稳后，检查相应单元Mp车牵引控制单元或M车牵引控制单元，如跳闸则尝试复位，未跳闸则分合一次空开，无论故障是否消除，继续运营。若列车出现限速，则以ATPM模式按限速要求运行至就近站停稳后，检查相应单元Mp车牵引控制单元或M车牵引控制单元；如果跳闸则尝试复位，未跳闸则分合一次空开，正常则可恢复ATO模式继续运营；如果故障未消失，则报行调，视列车当前位置及限速值决定是否就近站或运行至终点站清客退出服务。（5）两节车及以上牵引图标显示“？”。若列车运行正常，运行至终点站停稳后，检查相应单元Mp车牵引控制单元或M车牵引控制单元，如跳闸则尝试复位，未跳闸则分合一次空开，故障消除，则继续运营，否则终点站退出服务。若列车出现限速，本站或下一站清客退出服务；若无法动车，则合七个旁路开关（此时共计合上七个旁路开关：警惕旁路、总风压力可用旁路、ATC 切除、门关好旁路、停放缓解旁路、所有制动缓解旁路、车钩监视旁路，注意：不能合紧急牵引），尝试动车退出服务，此时列车限速45km/h（所有制动实际已缓解时限速45km/h，存在制动实际未缓解时限速10km/h）。如果仍无效则请求救援（如列车停在站台，清客后，根据现场处理情况决定是否重启列车，无效则请求救援）。4 结语 本文主要针对地铁列车牵引系统相关知识及典型的部件级与系统级故障进行阐述，并深入研究分析地铁列车典型牵引系统故障处置流程。结合地铁列车电路设计特点与以及行车规章，提出了地铁列车牵引系统故障的处置流程。该处置流程有效地避免因相关人员处置不当造成地铁列车故障不良影响的严重化，从而提供快速、准确的处理思路。参考文献1 潘银萍.轨道列车牵引系统的维护与分析J.自动化仪表,2023,44(02):86-90+96.2 刘衎,毛琦,李瑮冉等.城轨车辆牵引系统故障预测与健康管理技术研究及应用J.现代城市轨道交通,2022(08):107-113.3 列车网络控制与诊断系统功能逻辑说明M.中车株洲电力机车研究所有限公司.4 NNL3项目电气原理图M.中车株洲电力机车有限公司.5 NNL3列车牵引系统 DCU 控制功能说明M.中车株洲电力机车有限公司.