黃浩東 韓曉輝

摘要：針對廣州地鐵14號線列車在運營過程中經過斷軌區(qū)牽引系統偶發(fā)逆變過流故障的問題，介紹了14號線主線的斷軌區(qū)情況和牽引系統報逆變過流故障的診斷機制，分析了故障產生的原因，并提出了相應的整改方法，取得了良好效果。

關鍵詞：斷軌區(qū);逆變過流;故障分析;解決措施

1 故障現象

2020年6月26日，14019020車在14號線主線運行時偶數單元先后出現了3次牽引設備圖標變黃色（輕微故障）的情況，讀取故障履歷確認這3次故障信息分別為：

（1）14：13：07報14B020“DCU模塊1逆變過流”、14C020車“DCU模塊2逆變過流”，14：17：25司機手動復位。

（2）21：47：42報14B020“DCU模塊1逆變過流”、14C020車“DCU模塊1逆變過流”“DCU模塊2逆變過流”，21：49：10自動復位。

（3）21：54：42報14B020“DCU模塊1逆變過流”、14C020車“DCU模塊1逆變過流”“DCU模塊2逆變過流”，22：03：27司機手動復位。

2 故障調查

2.1? ? 故障邏輯

根據DCU故障邏輯，當DCU模塊逆變輸出相電流瞬時值>1 050 A時，封鎖相應模塊脈沖，DCU自動延時復位;30 min內若連續(xù)出現3次及以上DCU模塊逆變過流故障，則需手動復位，如表1所示。

2.2? ? 斷軌區(qū)單元車失電原理

14號線列車為B型車，采用6節(jié)車廂編組，前后3節(jié)車廂分別組成兩個單元車，單元車內集電靴高壓側聯通，同時分別向本單元的牽引設備供電。一列車共有12個集電靴，分兩側均衡分布，每個單元各6個集電靴，集電靴在列車上的布置如圖1所示。

鑒于列車及線路上各設備限界要求，部分接觸軌需分段布置，當列車行駛路徑上出現連續(xù)斷口時，可能造成單元車內牽引設備失電。

如圖2所示，l1、l3、l5分別表示接觸軌斷口長度，l2、l4分別表示錨段實際長度，當集電靴C2離開Y03錨時，所在單元車全部集電靴（A2、B2和C2）均懸空，故單元車牽引設備失電，失電長度為：L=（32.58+19.98）-（l2+l3+l4）。

2.3? ? 14號線主線斷軌區(qū)情況

工作人員查閱《14號線（含支線）單元車失電區(qū)圖冊》，發(fā)現14號線主線有25條行車路徑存在單元車牽引設備失電的情況。經過逐一核實，其中只有9條路徑、涉及3個位置與常規(guī)的運營組織行車有關，如圖3所示，分別為嘉禾望崗折返線進出站臺、白云東平站側股下行出站和上行進出站、太和側股上行出站和下行進出站，其余路徑為出入場線、過渡線、存車線等，常規(guī)運營組織行車暫不涉及。

通過車輛事件記錄儀數據分析，如圖4所示，列車全線運行單元車牽引設備輸入電壓只會在嘉禾望崗折返線、白云東平、太和3個站出現失電波動的情況，與斷軌區(qū)位置相符。由于列車每次經過斷軌區(qū)運行的工況略有差異，單元車牽引設備輸入電壓波動的情況也會存在一定的差異。

2.4? ? DCU模塊逆變過流故障產生及復位情況

通過分析DCU數據核實6月26日報的3次故障，情況如下：

第一次由于列車在白云東平（下行）出站、白云東平（上行）出站、太和（上行）出站都產生DCU逆變過流，如圖5所示，所以列車在14：13：07經過太和（上行）出站時牽引設備圖標變黃色，需要司機手動復位。

第二次由于列車在太和（下行）出站、白云東平（下行）出站、白云東平（上行）出站都產生DCU逆變過流，如圖6所示，所以列車在21：47：42經過白云東平（上行）出站時牽引設備圖標變黃色，21：49：10剛好一個DCU內部30 min計時周期結束，此時DCU逆變過流次數會自動減1，所以故障自動復位。第三次，21：54：42列車經過太和（上行）出站時，又產生了DCU逆變過流，所以此時牽引設備圖標又變成黃色，需要司機手動復位。

2.5? ? DCU模塊逆變過流故障產生分析

通過對比分析列車經過斷軌區(qū)的數據（表2），工作人員發(fā)現當DCU電網電壓失電波動低于1 100 V時，重新進入有電區(qū)DCU會產生逆變過流情況;當DCU電網電壓失電波動高于1 100 V時，重新進入有電區(qū)DCU則不會產生逆變過流情況。

DCU模塊逆變出現逆變過流故障屬于時代牽引設備正常特性的表現，當輸入電壓出現較大波動，超過DCU模塊本身抗干擾的能力時，就會引起逆變器后級三相輸出電流出現較大幅度的波動，波動一旦超過閾值（1 050 A）則報“逆變過流”故障。

2.6? ? 故障調查結論

綜上分析，由于14號線在太和、白云東平、嘉禾望崗3個位置的斷軌區(qū)過于集中，且列車從太和下行進站斷軌區(qū)再到太和上行出站斷軌區(qū)的運行時間剛好為30 min，與DCU的計時周期一致，當列車經過上述線路區(qū)段時，若因斷軌區(qū)導致出現3次及以上逆變過流故障時，牽引設備圖標變?yōu)辄S色，需要司機手動復位DCU，否則會影響列車正常運營。

3 整改方法

為解決14號線列車正線運營過程中經過斷軌區(qū)牽引系統偶發(fā)逆變過流故障的問題，通過研究將從以下兩個方面進行整改：

3.1? ? 增加微制動功能

DCU通過檢測輸入電壓的跌落速率來判斷列車經過無電區(qū)，此時DCU進入微制動狀態(tài)，盡可能通過微制動來維持DCU中間電壓，避免在重新進入有電區(qū)后由于較大的網壓突變引起逆變過流的發(fā)生，但微制動仍只能降低發(fā)生故障的頻次，無法完全杜絕。

3.2? ? 優(yōu)化故障診斷邏輯

結合14號線線路特性，進一步優(yōu)化DCU模塊逆變過流故障的計時周期及自復位次數，避免列車剛好連續(xù)經過太和、白云東平、嘉禾望崗3個位置時多次產生逆變過流，導致牽引設備圖標變?yōu)辄S色，影響列車正常運營。

4 整改效果

14號線列車通過增加DCU微制動功能，并通過試驗優(yōu)化微制動啟動條件，最終確定微制動啟動條件為DCU輸入電壓變化率每100 ms高于85 V效果最好。目前對其跟蹤情況良好，升級新版DCU軟件后，列車正線運營再未出現過牽引系統偶發(fā)逆變過流故障的問題。

5 結語

14號線列車通過對DCU增加微制動功能，有效解決了在運營過程中經過斷軌區(qū)牽引系統偶發(fā)逆變過流故障的問題。正線經過斷軌區(qū)在三軌供電系統中較為常見，這為其他線路列車解決同類問題提供了一定的借鑒。

[參考文獻]

[1] 株洲中車時代電氣股份有限公司.廣州地鐵14&21號線DCU邏輯控制圖[Z].

[2] 株洲中車時代電氣股份有限公司.微制動功能說明[Z].

[3] 株洲中車時代電氣股份有限公司.廣州地鐵14&21號線車輛牽引系統軟件修改說明（逆變程序V3.5.7）[Z].

[4] 廣州地鐵集團有限公司.14號線（含支線）單元車失電區(qū)圖冊[Z].

收稿日期：2020-12-08

作者簡介：黃浩東（1992—），男，廣東揭陽人，城市軌道交通機車車輛助理工程師，從事車輛維修、國產化、調試等技術管理工作。

韓曉輝（1989—），男，湖南岳陽人，城市軌道交通機車車輛助理工程師，從事車輛維修、國產化、調試等技術管理工作。