地鐵列車牽引系統(tǒng)通信故障與改進研究

鄭吳富

摘 要：基于牽引通信故障影響列車的正常運行，首先初步分析故障點與相關(guān)因素，闡述故障的原因及故障處理問題，經(jīng)過多項實驗找到導(dǎo)致故障的具體元件，對其進行針對性改進，并觀察改進效果，以期對地鐵列車的安全、穩(wěn)定運行有積極意義。

關(guān)鍵詞：地鐵列車 牽引系統(tǒng) 通信故障

中圖分類號：U279 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（b）-0017-02

1 地鐵列車牽引系統(tǒng)通信故障

南寧地鐵一號線列車采用的是四動二拖、六輛編組結(jié)構(gòu)，牽引系統(tǒng)應(yīng)用了動力分散控制和交流傳動技術(shù)。每輛列車安裝了獨立的牽引控制單元和牽引逆變器，各動車間不會相互影響。自6月試運營以來，列車運營穩(wěn)定，到目前為止，地鐵列車牽引通信系統(tǒng)運作良好，并未出現(xiàn)任何故障。但采用同型號的其他地鐵如武漢、南京地鐵先后出現(xiàn)了幾次牽引通信故障，影響列車的正常運營。通過對牽引系統(tǒng)出現(xiàn)過的通信故障進行研究，以應(yīng)對地鐵出現(xiàn)類似故障問題。根據(jù)已有經(jīng)驗和對故障的分析發(fā)現(xiàn)是牽引控制單元與牽引逆變器中的電路板存在問題，此電路板主要是負責(zé)故障及通信記錄。一號線系統(tǒng)中電路板上的部分元器件對溫度過于敏感，從而導(dǎo)致了列車故障。

根據(jù)對故障的分析，牽引控制單元中的電路板存在問題，因此把問題列車的電路板和正常列車的作調(diào)換，故障轉(zhuǎn)移到了正常列車上，問題列車的故障點解決，原因確定為電路板性能不穩(wěn)定。故障的次數(shù)隨著溫度增加而增加，并且有擴增趨勢，影響地鐵行車秩序。

2 牽引系統(tǒng)通信故障處理

2.1 確定故障點

對故障現(xiàn)場的分析，首先確定牽引系統(tǒng)能否復(fù)位，不能復(fù)位的情況下就切除故障車，退出服務(wù)，通過剩下的正常動車牽引運營；能復(fù)位的情況下就繼續(xù)運行，但實行跟蹤觀察。牽引通信故障的發(fā)生具有隨機性，也不只是在某車組上發(fā)生，可以排除車組牽引系統(tǒng)的技術(shù)或者質(zhì)量引起故障的可能性。根據(jù)對故障發(fā)生時間和天氣、溫度相對比，故障時間多在中午段，平均溫度在29 ℃以上。陰雨天氣或溫度偏低時候，沒有出現(xiàn)此問題，因此懷疑是在高溫下電路板性能不穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上，故障處理人員選擇時間進行了復(fù)位操作，但在溫度較高時候進行的復(fù)位操作效果并不明顯。在晚上氣溫下降之后，牽引系統(tǒng)的電源斷路器復(fù)位，故障解決直到運營結(jié)束也再未出現(xiàn)同樣故障，但不能確保可以在中午或者高溫天氣正常運行。

2.2 尋找故障原因

在經(jīng)過故障排查和分析之后，基本確定是電路板在高溫情況下性能不穩(wěn)。因此需要測試電路板的性能。測試過程中，重點觀察實驗溫度變化對其性能和工作狀態(tài)的影響。

（1）高溫實驗。故障車的電路板放進實驗設(shè)備中，測試升溫對電路板狀態(tài)的影響。設(shè)定的實驗設(shè)備溫度初始值為40 ℃，然后逐漸調(diào)高。溫度約60 ℃時候，電路板就出現(xiàn)了重啟的情況，工作狀態(tài)出現(xiàn)波動。

（2）測試軟件。在此過程中全面測試了牽引系統(tǒng)電路板的芯片及軟件，觀察電路板計算值、牽引控制單元的中央處理器板計算值能否影響通信情況，實驗表明該計算值不會影響通信。

（3）測試硬件。生產(chǎn)商提供了其他批次的電路板，對其進行了測試，檢驗其工作狀態(tài)。對其他批次的電路板也進行了溫升實驗，在60 ℃左右還是出現(xiàn)了重啟的情況。

（4）更換部件。通過軟硬件及溫升實驗結(jié)果表明，電路板的硬件有問題。為了找出電路板上具體硬件故障，首先換掉電容器、芯片元件再進行溫升實驗，發(fā)現(xiàn)更換后的電路板可以正常工作，但溫度上升到60 ℃時又產(chǎn)生了重啟故障。

（5）更換電阻。電路板數(shù)據(jù)線使用的是full down設(shè)計方案中arrary電阻，將其去除，進行溫升實驗，見圖1、圖2。實驗結(jié)果顯示電路板重啟溫度上升了7 ℃。

（6）變更電路

將arrary電阻更換為full up電路方案后再進行溫升實驗，實驗結(jié)果表明電路板重啟溫度上升了50 ℃左右，重啟溫度基本控制在115 ℃以上，可以滿足地鐵正常運行。

3 改進牽引系統(tǒng)電路板

通過上述6個實驗表明電路板的電路設(shè)計過程中沒有將溫度因素考慮在內(nèi)，導(dǎo)致了電路板電阻設(shè)置出現(xiàn)問題，影響電路板在高溫下作業(yè)。牽引控制電源電路板用full up電路設(shè)計費方案代替相關(guān)的arrary電阻，其電路圖為圖3、圖4。使用full up電阻后改善了電流值效果，地址線、數(shù)據(jù)線也更加穩(wěn)定、安全。

4 改進后的效果

經(jīng)過一系列實驗后，確定為電路板的電阻問題，變更原有電路設(shè)計。把變更后的電路板應(yīng)用于正線運營車上，再次觀察其工作狀態(tài)，經(jīng)過一段的高溫檢驗，列車電路板沒有出現(xiàn)通信故障，列車運行穩(wěn)定，故障得到有效徹底的解決。

參考文獻

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