地铁车辆电气系统及其故障系统研究探讨

地铁车辆电气系统及其故障系统研究探讨

赵云喜

中车大连机车车辆有限公司 辽宁大连 116022

摘要：我国轨道交通发展迅速，当前的地铁车辆都处于长期运行状态，这样的运行状态，不可避免会产生一些故障，其中电气系统的故障是比较常见的。要想降低电气系统对车辆运行产生的影响，就要对故障系统进行充分地研究，才能更好地解决实际问题。

关键词：电气系统；故障系统；研究

电气系统在地铁运行中起到了重要的作用，同时也是地铁车辆重要组成，不仅会对车辆的运行安全产生影响，也会影响运行质量，所以相关的研究人员，应当加强对电气系统的研究，探讨系统的优化路径，为我国轨道交通发展提供技术支持。

1构成

1.1牵引和传动系统分析

地铁车辆由于长期运行，对自身牵引系统有着较高要求，尤其会对车辆的运行安全性产生重要影响，同时也会影响运行的稳定性，所以对可靠性有着较高要求。地铁车辆在运行的过程中，是以固定编组方式营运的，而且两站之间的距离较近，停靠站的数量又比较多，应当充分地考虑两站间的营运时间，这就对地铁车辆的牵引制动系统有一定要求，才能在较短的时间内，具有较强的过载能力，同时还能持续地进行工作，并且要有较强的功能和运行能力。

1.2制动和控制系统分析

制动和控制系统是地铁车辆的核心，也是最关键的技术，包括了摩擦制动、空气制动以及电制动这几个方面。在实际的运行过程中，地铁自身的牵引能力，还有制动能力会影响车辆运行，还会影响车辆的安全性和运输能力，所以需要牵引和制动控制系统具有较强的优越性，要想系统可以满足实际要求，就要进行不断地优化和完善。此外由于地铁车辆运行具有自身的特点，对制动和控制系统要求较高。地铁站点之间的距离比较短，而且在运营过程中停车比较频繁，这就要车辆有较高的减速能力。现阶段的地铁车辆中，应用的减速控制技术，需要通过电气系统实现的，必须在电气系统的指令下进行制动。为了确保地铁车辆的运行安全，对停站方位和准确性有着更高要求，通过ATO 系统可以实现这些目标，能根据停车距离对系统下达具体指令，并根据指令产生制动力，确保地铁车辆准确地停到指定位置。

1.3辅助和供电系统构成

当前的地铁车辆中，供电系统是车辆运行的辅助系统，主要负责的是牵引，同时也要对系统主电路和车辆进行供电，比如车厢照明和牵引，还有空调电源和通信信号，以及装置电源等方面。目前的地铁车辆当中，应用的是辅助供电系统，可以通过直流方式进行供电，还可以通过三相交流方式供电，这两部分构成了全面的供电系统，直流供电系统主要有充电机和整流装置，还有蓄电池和直流用电设备。该系统用充电机和蓄电池来供电，可以确保电气系统能够正常地运行。而三相交流供电，是由辅助变流器和电热器，还有三相辅助设备电机构成的，在实际使用过程中，可以起到重要的作用。

2电气系统和故障系统分析

电气系统是重要子系统，在实际使用中该系统的状态，会给地铁车辆运行产生重要影响，一旦出现故障情况，应当快速、准确地找出故障，并进行故障诊断。随着信息技术的发展，运用先进的信息技术，制定电气系统故障诊断系统，可以快速地查找故障，及时地解决这些故障情况。

2.1总体地设计故障诊断系统

故障诊断系统设计，应当进行总体的设计，使用该系统的主要目的，就是为了提高地铁车辆的安全性，当系统出现故障，诊断系统能够快速地诊断，并且准确性较高。可以在检修过程中，快速地诊断故障信息，采用当前比较流行的分层式结构系统，可以有效地实现这一目标。整体体系结构分为了四层，分别是车载设备层、网络传输层、维修中心层、监控中心层；同时还有三个子系统。第一个子系统，是车载级。这个子系统主负责的是，实现各车厢和关键设备的监控，对设备的状态进行实时监测，通过智能控制和故障报警等功能，进行具体的监控。同时也可以检测车厢内设备，并对控制器和监控程序进行信息采集，之后借助车辆总线向列车总线传输相关信息，第二个子系统，是车辆段。这个系统负责的是本车辆段内，对车上关键设备进行实时监控，并诊断故障情况和维修。在实际工作中运用无线通讯和网络，同时和互联网充分地连接，将车辆故障信息实时地传给车辆段，并进行相关的诊断。第三个子系统，是监控中心级。这个子系统主要是实现和现有监控设备集成，对全部车辆进行诊断，并分析故障原因，为故障处理提供支持。

2.2功能设计

首先，进行车载级的子系统功能设计。故障诊断系统针对的是地铁车辆，对车辆的所有故障进行诊断，所以相关的信息都是从车辆上获取的。该系统要有故障和信息采集的功能，还应当有传输功能，对一些故障可以进行预处理，同时能够简单地进行故障诊断，并给出应急对策。该系统应当具有实时监测的功能。能够实时地掌握车辆信息，充分地掌握关键设备的状态，并对设备进行全面监测，在具体设计过程中，应当包括制动系统，牵引系统和信号系统的实时监控，并且记录具体的状态信息。该系统要具有故障报警功能。由于车辆上的设备较多，所以故障报警也比较繁多。车载级子系统能够支持各种报警，并且可以对每种报警条件和级别进行定义，在同一时出现的两个以上的报警信息情况下，系统可以根据紧急程度优先地处理。该系统还具有以下其它的功能，比如实时的故障诊断和实时的故障识别，以及故障数据的实时存取，还有故障的应急管理等。其次，是车辆段的子系统功能设计。车辆段是地铁维修的场所，拥有强大的故障诊断功能，不仅提高了维修效率，也很大程度地降低了维修成本，该子系统在设计时，应当具备以下几个功能。进行远程故障的信息接收和诊断，运用专家知识库进行系统维护和故障管理等。最后，监控中心子系统设计。目前采用的是“两调三控”模式，其中的两调指的是中心级调度，还有车站级调度，而三控则指的是，中心、车站和就地这三级控制，应当要有远程接收和发送功能。

结束语：

要想提高地铁车辆的电气系统性能，应当建立完善的故障诊断系统，这样不仅可以很大程度地降低故障率，确保车辆的正常运营，同时还降低了维修成本，提高了车辆的安全性。使车辆的全寿命周期成本（LCC）大大降低。

参考文献：

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2. 于肖兵.地铁车辆电气系统中牵引与辅助系统的故障与检修[J].工程技术研究,2021,04:132-133.

[3]徐士强,王学安.关于地铁车辆电气牵引系统的电气控制分析与探讨[J].科技风,2020,03:113-115.