薄森文

摘 要：近些年，動(dòng)車(chē)組技術(shù)呈現(xiàn)井噴式發(fā)展。高速鐵路里程不斷更新，動(dòng)車(chē)組的運(yùn)量和運(yùn)能也不斷提高，在動(dòng)車(chē)組運(yùn)用工作中對(duì)于牽引系統(tǒng)的故障處理至關(guān)重要。本文介紹了動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)的主要組成，以動(dòng)車(chē)組牽引電機(jī)溫度傳感器故障為例，介紹故障的具體描述，分析故障原因，并討論制定故障處理的具體方案。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車(chē)組 牽引系統(tǒng) 牽引電機(jī)故障

隨著我國(guó)高速鐵路技術(shù)的飛速發(fā)展，高度發(fā)達(dá)的動(dòng)車(chē)組技術(shù)更是為旅客帶來(lái)了舒適便捷的綠色出行方式。2017年，我們完成了大量復(fù)興號(hào)的投放使用，在京津城際和京滬線(xiàn)路上，旅客能體驗(yàn)到350Km/h的運(yùn)行時(shí)速，領(lǐng)略中國(guó)速度。同時(shí)，伴隨著我國(guó)高鐵建設(shè)和運(yùn)營(yíng)里程的不斷突破，在動(dòng)車(chē)組運(yùn)用過(guò)程中不可避免的會(huì)發(fā)生各類(lèi)故障。為了保證旅客的人身和財(cái)產(chǎn)安全，確保動(dòng)車(chē)組良好的運(yùn)行秩序，就需要根據(jù)故障呈現(xiàn)出的規(guī)律提前采取措施，避免或減少行車(chē)故障發(fā)生。

動(dòng)車(chē)組運(yùn)行過(guò)程中，其牽引和制動(dòng)功能的運(yùn)行狀態(tài)是最重要的監(jiān)控對(duì)象。一旦動(dòng)車(chē)組發(fā)生此類(lèi)故障，將會(huì)影響整個(gè)高速鐵路線(xiàn)路的調(diào)度工作與正點(diǎn)運(yùn)行情況。本文重點(diǎn)研究CEH3型動(dòng)車(chē)組的牽引故障，解決牽引問(wèn)題導(dǎo)致高速動(dòng)車(chē)組運(yùn)行時(shí)的安全隱患。

1 CRH3型動(dòng)車(chē)組牽引系統(tǒng)組成

長(zhǎng)編動(dòng)車(chē)組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)采用8動(dòng)8拖的動(dòng)力配置，全列由四個(gè)牽引單元組成，每個(gè)牽引單元由一臺(tái)變壓器、兩臺(tái)變流器和八個(gè)牽引電機(jī)組成，全車(chē)共計(jì)32臺(tái)牽引電動(dòng)機(jī)。全列輪周牽引總功率為18400kW，最高運(yùn)行速度為380km/h，最高持續(xù)運(yùn)行速度為350km/h。

1.1 牽引變壓器

牽引變壓器是動(dòng)車(chē)組主要?jiǎng)恿?lái)源之一，如圖1-1。變壓器的主要電壓制式為：額定電壓為1AC 25kV/50Hz。其次級(jí)繞組為牽引變流器提供電能。電氣差動(dòng)保護(hù)、冷卻液流量計(jì)和電子溫度計(jì)的主要功能是對(duì)主變壓器運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。在接觸網(wǎng)電壓的波動(dòng)范圍內(nèi)，經(jīng)過(guò)主變壓器輸出的電壓、電流及功率滿(mǎn)足動(dòng)車(chē)組的牽引和再生制動(dòng)的指令。

1.2 牽引變流器

每一個(gè)牽引變流器由2 個(gè)4 象限斬波器（4QC），一個(gè)帶串聯(lián)諧振電路的中間電壓電路，1個(gè)過(guò)壓限制器（MUB）以及1個(gè)脈沖寬度調(diào)制逆變器（PWMI）組成。在變流器中使用的半導(dǎo)體是具有6.5 kV 關(guān)斷電壓的水冷IGBT。 如圖1-2.

1.3 牽引電機(jī)

長(zhǎng)編CRH3型動(dòng)車(chē)組有32 個(gè)牽引電機(jī)，這些電機(jī)被安裝在下列動(dòng)力轉(zhuǎn)向架上：頭車(chē)01/16，動(dòng)車(chē)03/14，動(dòng)車(chē)06/11 和動(dòng)車(chē)08/09。動(dòng)力轉(zhuǎn)向架的每一條輪對(duì)都裝有一個(gè)牽引電機(jī)（如圖1-3），電機(jī)被相對(duì)于列車(chē)方向橫向安裝在轉(zhuǎn)向架上。牽引電機(jī)采用1TB-2019 型號(hào)的4極3相異步電機(jī)。采用強(qiáng)迫風(fēng)冷卻。采用溫度監(jiān)測(cè)方式以保護(hù)牽引電機(jī)過(guò)熱。

2 動(dòng)車(chē)組高壓牽引典型故障

牽引系統(tǒng)的故障較多，本文選取牽引電機(jī)的故障為例介紹一下對(duì)于牽引系統(tǒng)故障的處理方案。牽引電機(jī)的主要作用是將電能轉(zhuǎn)化成為動(dòng)能，從而驅(qū)動(dòng)動(dòng)輪產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，可以將牽引電機(jī)理解為動(dòng)車(chē)組的心臟。牽引電機(jī)一旦發(fā)生故障，動(dòng)車(chē)組相應(yīng)的動(dòng)輪將失去動(dòng)力。導(dǎo)致降速或者停車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 牽引電機(jī)故障案例

2015年3月17日，有天津開(kāi)往北京南的C2012次動(dòng)車(chē)組由于報(bào)8車(chē)牽引電機(jī)溫度感應(yīng)故障，代碼293A，計(jì)劃折返C2019次啟用北京南站熱備的動(dòng)車(chē)組擔(dān)當(dāng)。這起典型的牽引電機(jī)故障現(xiàn)象，其描述如下：“電機(jī)1和電機(jī)2的溫度傳感器同時(shí)故障，或電機(jī)3和電機(jī)4的溫度傳感器同時(shí)故障，則TCU暫時(shí)封鎖逆變器，輸出牽引轉(zhuǎn)矩為零，CCU不限速。如果電機(jī)定子溫度傳感器故障在10分鐘后仍存在則認(rèn)為電機(jī)溫度傳感器永久故障，TCU永久封鎖逆變器，除非軟件復(fù)位變流器，輸出牽引轉(zhuǎn)矩為零，CCU不限速。故障代碼如下：

293A 疊片牽引電機(jī)2： 溫度感應(yīng)故障 （Maintenance）

293B 疊片牽引電機(jī)3： 溫度感應(yīng)故障 （Maintenance）

293C 疊片牽引電機(jī)4： 溫度感應(yīng)故障 （Maintenance）?！?/p>

（2）故障原因分析

TCU通過(guò)Compact Pt100得到電機(jī)MVB原始溫度數(shù)值。在Compact Pt100工作正常的情況下，如果來(lái)自MVB的定子溫度數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤，則TCU認(rèn)為電機(jī)定子溫度傳感器故障。電機(jī)定子溫度上升過(guò)快，超過(guò)最大的溫度上升率上限，是電機(jī)溫度傳感器故障所致，此時(shí)得到的電機(jī)定子溫度值不可信。在溫度傳感器故障恢復(fù)以前，TCU會(huì)將此電機(jī)定子溫度值剔除，不會(huì)再用此電機(jī)的定子溫度值進(jìn)行超溫判斷。電機(jī)1和電機(jī)2的溫度傳感器同時(shí)故障，或電機(jī)3和電機(jī)4的溫度傳感器同時(shí)故障，則TCU暫時(shí)封鎖逆變器，輸出牽引轉(zhuǎn)矩為零，CCU不限速。如果電機(jī)定子溫度傳感器故障在10分鐘后仍存在則認(rèn)為電機(jī)溫度傳感器永久故障，TCU永久封鎖逆變器，除非軟件復(fù)位變流器，輸出牽引轉(zhuǎn)矩為零，CCU不限速。

2.2 應(yīng)急處理與維修方案

用Monitor檢測(cè)以下四個(gè)電機(jī)定子的溫度，通過(guò)對(duì)比分析可以判斷出故障位置；檢查COMPACT Pt100 溫度傳感器輸入接線(xiàn)有無(wú)松動(dòng)。當(dāng)動(dòng)車(chē)組處于靜止停車(chē)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)主控制器的零位確認(rèn)使?fàn)恳到y(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)；如果頻繁發(fā)生故障或者無(wú)法恢復(fù)：在“開(kāi)關(guān)，牽引”頁(yè)面上切除牽引變流器；大約30s后閉合真空斷路器；動(dòng)車(chē)組以減少25%的牽引功率運(yùn)行。當(dāng)列車(chē)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果頻繁發(fā)生故障或者無(wú)法恢復(fù)：在“開(kāi)關(guān)，牽引”頁(yè)面上切除牽引變流器；大約30s后閉合真空斷路器；動(dòng)車(chē)組以減少25%的牽引功率運(yùn)行。動(dòng)車(chē)組在檢修時(shí)，首先用Monitor檢測(cè)以下幾個(gè)電機(jī)的溫度，對(duì)比分析后找出故障發(fā)生的位置，第二步檢查COMPACT Pt100模塊中的溫度傳感器輸入位置的接線(xiàn)有無(wú)松動(dòng)，安裝是否正常，排除異物撞擊的可能性；第三步是檢查COMPACT Pt100模塊的功能和狀態(tài)是否正常，不正常時(shí)則需要更換；第四步是檢查牽引電機(jī)的各個(gè)溫度傳感器是否故障，利用萬(wàn)用表檢查接線(xiàn)是否存在短路以及斷路的情況，檢查傳感器的阻值是否符合標(biāo)準(zhǔn)，有不正常的測(cè)量結(jié)果則需要更換。

3 結(jié)語(yǔ)

牽引電機(jī)是動(dòng)車(chē)組的關(guān)鍵大部件，其發(fā)生的每一條故障對(duì)于動(dòng)車(chē)組的安全運(yùn)行均存在嚴(yán)重的影響，因此對(duì)于牽引電機(jī)故障的統(tǒng)計(jì)、整理、分析和風(fēng)險(xiǎn)研判尤為重要，在應(yīng)用中不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組運(yùn)用工作的高效性，安全性。