地铁车辆高压供电电路过流故障诊断分析及改进

地铁车辆高压供电电路过流故障诊断分析及改进

苏腾腾  范洪陶

（中车青岛四方机车车辆股份有限公司 检修服务事业部，山东省 青岛市 265300 ）

摘要：随着经济科技的不断进步，城市轨道交通迎来了快速发展，地铁作为城市交通的动脉，日益成为人们生活与工作出行的首选。然而，随着地铁列车数量的增加和运行频率的提升，高压供电电路过流故障的风险也随之上升。这种故障干扰地铁的正常运行，影响人们的日常生活，甚至可能对城市的安全健康发展产生负面影响。基于此，文章就地铁车辆高压供电电路过流的故障诊断分析及改进展开了相关研究。

关键词：地铁车辆；高压供电；电路过流；故障诊断

引言：

在当今快节奏的城市生活中，地铁作为公共交通的重要组成部分，其安全、高效的运行对城市的经济发展具有深远影响。但是，地铁系统的复杂性与高负荷运转使得其在面对高压供电电路过流故障时显得尤为脆弱，可能导致运营中断，造成巨大的社会影响。因此，深入理解地铁车辆高压供电电路过流的故障机理、诊断方法和改进措施，对于提升地铁系统的可靠性和安全性具有重要意义。本文旨在从概念层面出发，探讨地铁高压供电电路过流故障的诊断与改进策略，以及为城市轨道交通的可持续发展提供思路和方向。

一、进行故障诊断的意义

在地铁车辆高压供电系统中，过流故障虽属常见问题，但其诊断与处理却非常重要。过流故障通常由供电线路或设备异常引起，若不及时诊断和处置，可能导致设备损坏、服务中断甚至安全事故。传统的故障诊断依赖于人工检测和经验判断，不仅耗时且易受主观因素影响，准确性有待提升。随着技术的发展，现代故障诊断系统采用基于模型和人工智能的方法，通过实时监测和数据分析，能够快速准确地识别故障类型和位置。系统通常集成了先进的算法，如神经网络和机器学习，以提高诊断的响应速度。而且可以通过模型进行提前诊断，将故障掐灭与苗头状态。以最小化对运营的影响。因此，采用先进的故障诊断系统提高了系统稳定性和故障处理的效率，也为乘客的出行体验提供了有力保障。

二、故障诊断分析

1.关于断路器的功能分析

在地铁车辆高压供电系统中，高速断路器的主要功能是实现主电路的故障保护。在系统正常运行时，高速断路器保持闭合状态，确保电流顺畅流通。然而，一旦检测到过电流、短路或接地等严重故障，高速断路器便迅速响应，自动断开，以防止故障扩大，保护整个供电系统不受损害。快速脱扣机制，为列车提供了即时的短路保护，也确保了乘客和设备的安全。值得注意的是，高速断路器后串联有VVVF（变压变频）的主接触器，设计巧妙地避免了高速断路器因频繁分断而可能产生的磨损。在牵引逆变器需要隔离时，通过VVVF接触器的动作来实现，而不是直接依赖高速断路器。只有在遇到主接触器粘连、严重短路或漏电等紧急情况，无法通过主接触器断开进行隔离保护时，VVVF才会发出高速断路器断开信号，禁止其闭合，确保VVVF停止工作，为整个系统提供了一个全面的保护机制。

2.关于高压供电电路过流的分析

地铁车辆的高压供电系统是确保其正常运行的重要部分，电路过流故障是影响高压供电系统稳定运行的主要威胁之一。以某地铁1、2、5号线为例，地铁采用了UR6-32S型型断路器，分别具备1200A的脱扣电流整定值。当牵引系统部件发生故障，电流的异常上升会触发断路器的保护机制，输出跳闸信号，从而切断故障电流。电路设计必须考虑到地铁车辆在不同运行条件下的电流需求，以及可能出现的极端情况。电路保护装置，如断路器和熔断器，是防止过流故障的第一道防线，需要能够在电流异常上升时迅速切断电源，以保护电路不受损害。但是，仅仅依靠断路器和熔断器并不足以完全避免过流故障。因此，需要采用更为先进的诊断技术，如实时电流监测系统，以实时跟踪电路中的电流变化，帮助维护人员及时发现潜在的过流问题。在实际应用中，需要考虑地铁车辆的运行环境和使用情况。不同的地铁线路可能面临不同的运行挑战，如温度变化、湿度、振动等，都可能影响电路的性能和稳定性。故障诊断和保护机制虽然在一定程度上保障了地铁系统的安全，但仍存在局限性。例如，熔断器的不可恢复性可能导致系统长时间无法恢复运行，缺乏实时监控则可能导致故障诊断的延迟。因此，故障诊断系统需要具备一定的适应性，能够根据不同的环境条件调整诊断参数，改进的方向包括引入更为先进的技术，如智能监测和自恢复机制，以及优化故障诊断算法，以实现更高效、更可靠的地铁运营。

3.直流馈线与高速的断路器的过流保护的分析

在地铁高压供电系统中，直流馈线与高速断路器的过流保护之间需要精确匹配，以确保系统的稳定运行。当高速断路器保护范围内的设备发生故障，电流急剧上升至设定值，触发断路器脱扣，同时保护系统会发出跳闸命令。要避免高速断路器的跳闸导致变电所断路器连锁跳闸，需要对保护参数进行细致调整，实现快速而准确的故障隔离，防止故障扩散，确保整个供电系统的安全可靠。

三、地铁车辆高压供电电路过流故障的改进措施

1.改进地铁车辆电路和设备

地铁车辆高压供电电路的过流故障，往往源于电路和设备的老化。为了有效应对这一问题，改进措施必须从电路设计的源头抓起，确保电路能够承受更大的电流负荷，同时采用更高质量的绝缘材料，以提高电路的安全性。此外，对电路布局进行优化，合理分配电路负载，避免局部过热，减少故障发生的概率。在设备方面，更新和升级保护装置，如断路器和熔断器，以提高其对过流情况的响应速度，是提升系统可靠性的重要手段。智能监测系统的引入，能够实时监控电路状态，通过数据分析预测故障，实现早期预警。智能监测系统能够提高故障检测的准确性，通过学习历史数据，不断优化故障诊断算法。此外，定期的维护检查也是必不可少的。对电气连接点进行定期的检查和维护，确保连接的稳定性和可靠性，防止因连接不良导致的过流问题。同时，采用更为先进的连接技术，如压接、焊接等，以提高连接点的机械强度和电气性能。另外，开发先进的故障诊断软件，集成到地铁车辆的控制系统中，可以提高故障检测的速度。故障诊断软件能够根据实时数据，快速定位故障源，指导维护人员进行针对性的维修。有关单位可以通过定期的培训，提高地铁维护人员对高压供电电路过流故障的处理能力，确保维修人员能够熟练使用新的诊断工具，快速有效地应对故障情况。

2.地铁过流故障诊断逻辑的升级

随着智能化技术的发展，传统的诊断方法已逐渐显得力不从心，迫切需要引入更为先进的逻辑与算法来提升故障检测的准确性。升级后的诊断逻辑，通过集成机器学习与人工智能技术，能够实现对电路运行状态的实时监控与深度分析，自动识别电流异常波动，快速定位故障源头。智能化的诊断逻辑，能够通过历史故障数据的积累与学习，不断优化自身的诊断模型，提高对复杂故障模式的识别能力，能够减少误报和漏报的发生，还能在故障发生初期即发出预警，为维修人员提供宝贵的响应时间。为了进一步提升用户体验，新的诊断逻辑还应包含直观的用户界面设计，使操作人员能够迅速理解诊断结果。

结语：

综上所述，随着城市轨道交通的快速发展，保障地铁系统的安全与高效运行变得愈发重要。面对不断增长的运营需求，传统的故障诊断机制已经难以满足现代地铁运营的高标准。因此，我们必须不断探应用新的技术，提升故障处理的准确性。

参考文献：

[1]葛党朝,师睿.基于半动态拓扑优化算法的地铁车辆 高压供电电路过流故障同步诊断方法[J].计算技术与自动化, 2023,(3):13-18.

[2]蒋贤攀.地铁车辆高压供电电路过流故障诊断分析及改进措施探讨[J].建筑工程技术与设计, 2018.

[3]刘亚杰.受电弓升降弓故障分析及改进措施[J].内燃机与配件, 2023(7):59-61.