我国高速动车组辅助供电系统的比较与分析

我国高速动车组辅助供电系统的比较与分析

王亮 马向波 高海滨 康少林 刘明阳 皇甫明阳

中车唐山机车车辆有限公司

摘要:中国高铁系列动车组发挥了重要作用。辅助供电系统是高速动车组列车安全可靠运行不可缺少的组成部分。动车组列车的许多重要功能模块需要辅助供电系统供电维护。高速铁路以其速度快、交通量大、准点率高、环境污染小、占地少、安全可靠等优点在世界上许多国家得到了发展。动车组是近年来蓬勃发展的铁路主要装备。为了保证动车组组长的稳定运行,必须有良好的辅助供电系统。辅助供电系统为列车上的许多设备供电,保证列车的正常运行,保证乘客乘坐的必要要求和舒适性。本文通过对我国高速动车组辅助供电系统的比较与分析，希望对相关人员提供一定的帮助。

关键词：高速动车组；辅助供电系统；比较；分析

辅助供电系统是高速铁路的重要子系统,是动车组众多动力设备供电的重要环节。动车组在运行过程中,经常会出现电池故障、中压、低压漏电等故障。针对典型动车组的运行情况,分析了常见故障,并根据实际故障排除情况,提出了常见故障排除方法和控制措施。

一、国内高速动车组运行维护现状

目前,我国高速动车组停运时间长的原因有以下几点:一是高速动车组运行条件复杂。为了保证动车组的安全运行,维护要求严格,范围大,项目多,使维护期间的停机时间更长。第二,高速动车组在中国仍处于初级阶段的维护、维修技术不熟练,特别是在偶尔的错误的情况下,很难找到故障、定位故障和维修困难,这也将导致维护期间太长时间停机的现象。第三,高速动车组在维修过程中会受到材料和配件的供应和采购的影响。特别是对于一些不经常更换的零件,采购周期长,动车组停机现象不可避免。另外,中国的动车组厂家也不一样,但是每个主机厂只维修属于本企业的动车组。因此,具有高科技维修资质的动车组是有限的。高速动车组进行高级维修时,需维修的动车组应归还各大厂家。

二、常见故障分析动车

电池供电蓄电池的功能是在没有高压电源或系统故障(牵引变压器或变流器故障、充电器故障等)时,为列车的低压负荷提供dc110v电源。根据动车组的设计要求,电池可以连续向负载供电小时,但如果供电时间过长,电池就会断电。电池未充电时,只能借助救援动车组或外部电源进行充电。救援动车组的母线电源可用于提升受电弓并关闭主段,启动充电器可对电池进行充电。这种救援方法简单而耗时。当无救援动车组进行救援时,电池也可通过外部供电设备充电。

泄漏动车组低压漏电是一种常见故障,如漏电设备烧毁、局部过热引起火灾、人体接触触发等。泄漏的原因主要有两个:线路绝缘下降,并有虚连接或接地;负载内部有接地,如设备电源板烧毁等。漏电故障主要发生在3ac380v和dc110v两个电压等级。这两个电压级别负载最大,电路复杂。漏电电流的漏电检测是通过辅助变流器的接地检测电路实现的。当发生漏电时,通过并联接触器的动作和逻辑控制判断,将漏电锁定在一定的动车组范围内,并通过MVB通信上传到列车网络。逐一检查冷却风扇、空调装置、热水器等负荷是否有泄漏。故障排除时,可通过驾驶室HMI屏幕选择电气设备的开关,也可通过电气柜打开和关闭电气设备的空气开关。目前,空调系统的总空气开关已被替换为具有漏电保护功能的空气开关,以确保空气开关在漏电时能够自动跳脱,为母线和设备提供隔离保护。

三、异常运行模式下辅助供电系统的比较

在辅助供电系统异常工作模式下,列车无法从接点网络获得电力。其中一例是受电弓的丢失。受电弓损耗可分为短期损耗和持续损耗两种类型。CRH型车辆的辅助电源采用"交流总是一个交流",其交流负载全部由牵引变压器辅助绕组供电。因此,当列车过相时,交流电源部分因列车无电源而完全停止运行,系统通过蓄电池维持直流应急电源。cri、CRH3、CRH5车辆采用"直流一交"方式,供电电源为牵引变流器的中间直流。当电机车过相时,可采用再生制动方式,主整流器反向工作,牵引电机作为发电机,发出的电能可维持牵引变流器之间的直流环节电压。

在车辆速度可达的情况下,如果切断牵线,汽车就会被其他车辆拉回。牵引过程中采用直连式交流辅助供电系统。当转速达到一定值时,主整流器开始反向工作,辅助供电系统可以满负荷工作。交流单向供电系统只能用蓄电池维持应急照明和通风电源。如果供电时间过长,会严重影响乘客的舒适性和空气质量。在受电弓损耗情况下,单路交流直接供电的辅助供电系统在系统稳定性和顺行性方面要远远高于交直流供电的动车组。高效节能是未来高速动车组技术的重点。同时,在电路结构的设计中,应尽量采用高频、高效率的功率转换电路。

辅助变换器的三相交流输出作为充电器的输入。每个功率模块通过非控制整流和直流滤波得到直流功率,然后通过移相全桥DC/DC转换输出被控制的直流110V直流功率。当电源模块检测到输入三相交流电源满足充电器起动条件时,关闭预充接触器。当直流支持电容电压达到预定电压值时,关闭主接触器。后台移相全桥DC/DC转换电路开始工作。

电池管理系统采用一体化设计,负责收集各个单体电池的电压信息和电池温度信息。电池管理系统与车载充电器的交流的数据和通过RS485总线控制充电,诊断和处理数据,防止电池过度充电,放电,温度,推迟其使用寿命。

四、我国高速动车组的对策

4.1常见故障的控制

使用电池时请注意电池电压。当电压低于安全电压时,动车组必须提供高电压,升高受电弓并关闭主节给电池充电。在日常维护工作中,应安排专人进行监视和控制。对于泄漏造成的电缆损坏,工作人员应加强电缆保护意识,避免电缆损坏;加强过程中电缆的保护措施。对于电气设备的接地,要加强日常维护,按维护周期进行检查。

4.2改善高速动车组维护周期

在保证维修技术和维修标准的基础上,合理延长动车组的一流维修周期,可以满足我国高速动车组的需求。通过理论分析和严格的实践发现,部分高速动车组在进行初维修时,7小时内里程修正为6000km+600km,可以使部分里程较短的高速动车组每3天就可以维修一次。这不仅提高了动车组在安全条件下的运行效率,而且可以解决动车组停机时间过长的问题。

4.3合理配置资源

在我国现有动车组维修资源的基础上,通过对维修资源进行更加合理的优化,合理发展我国中西部地区具有维修能力的机组,使中西部地区动车组维修更加方便。缩短了动车组的维护周期和停机时间。过去建立的动车组维护制度不适合动车组的维护要求。因此,要加快相关动车组维修制度的建立和完善,具体内容应包括以下几个方面:一是根据丢失零件的数据进行统计,对制动盘、刹车片等零件的检查限位参数进行优化。其次,加强轴承、减震器、空气弹簧等关键部件的寿命管理。第三,高速动车组电气设备的维修模式不断优化,检测和试验应是电气设备的主要方面。第四,调整高速动车组静态调试项目,减少维护时间,提高维护效率。

4.4加强维修人员的培训定期培训

维修人员开展设备的相关操作原则和设备施工活动,不断提高维修人员的专业技能和水平,使维修人员能够更加牢固地掌握设备的原理,避免了在实际应用中无法消除的操作失误或故障等问题。因此,要加强对维修人员的培训,确保维修人员在设备的操作上能够更加准确,进而提高高速动车组设备的维修效率和质量。

五、结束语

综上所述,由于我国高速动车组列车在维护过程中要求较高,在维护过程中会出现停运时间过长、维护能力不足、设备配置不平衡、动车组备用率高等问题。因此,动车组在维护方面面临的压力是巨大的。结合近年来动车组维护和应用实践,我国高速动车组运行更加高效、省时、经济效益显著,维护质量更加稳定。因此,我国高速动车组的维护应完善系统,提高效率,确保高速动车组的安全运行。

参考文献

[1]韩天锐.CRH380B高寒动车组辅助供电系统研究[J].郑州铁路职业技术学院学报,2020(1):14-16.

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