薄森文

摘 要：近些年，動車組技術呈現(xiàn)井噴式發(fā)展。高速鐵路里程不斷更新，動車組的運量和運能也不斷提高，在動車組運用工作中對于牽引系統(tǒng)的故障處理至關重要。本文介紹了動車組牽引系統(tǒng)的主要組成，以動車組牽引電機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。

關鍵詞：動車組 牽引系統(tǒng) 牽引電機故障

隨著我國高速鐵路技術的飛速發(fā)展，高度發(fā)達的動車組技術更是為旅客帶來了舒適便捷的綠色出行方式。2017年，我們完成了大量復興號的投放使用，在京津城際和京滬線路上，旅客能體驗到350Km/h的運行時速，領略中國速度。同時，伴隨著我國高鐵建設和運營里程的不斷突破，在動車組運用過程中不可避免的會發(fā)生各類故障。為了保證旅客的人身和財產(chǎn)安全，確保動車組良好的運行秩序，就需要根據(jù)故障呈現(xiàn)出的規(guī)律提前采取措施，避免或減少行車故障發(fā)生。

動車組運行過程中，其牽引和制動功能的運行狀態(tài)是最重要的監(jiān)控對象。一旦動車組發(fā)生此類故障，將會影響整個高速鐵路線路的調(diào)度工作與正點運行情況。本文重點研究CEH3型動車組的牽引故障，解決牽引問題導致高速動車組運行時的安全隱患。

1 CRH3型動車組牽引系統(tǒng)組成

長編動車組牽引傳動系統(tǒng)采用8動8拖的動力配置，全列由四個牽引單元組成，每個牽引單元由一臺變壓器、兩臺變流器和八個牽引電機組成，全車共計32臺牽引電動機。全列輪周牽引總功率為18400kW，最高運行速度為380km/h，最高持續(xù)運行速度為350km/h。

1.1 牽引變壓器

牽引變壓器是動車組主要動力來源之一，如圖1-1。變壓器的主要電壓制式為：額定電壓為1AC 25kV/50Hz。其次級繞組為牽引變流器提供電能。電氣差動保護、冷卻液流量計和電子溫度計的主要功能是對主變壓器運行狀態(tài)進行監(jiān)控和保護。在接觸網(wǎng)電壓的波動范圍內(nèi)，經(jīng)過主變壓器輸出的電壓、電流及功率滿足動車組的牽引和再生制動的指令。

1.2 牽引變流器

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

1.3 牽引電機

長編CRH3型動車組有32 個牽引電機，這些電機被安裝在下列動力轉向架上：頭車01/16，動車03/14，動車06/11 和動車08/09。動力轉向架的每一條輪對都裝有一個牽引電機（如圖1-3），電機被相對于列車方向橫向安裝在轉向架上。牽引電機采用1TB-2019 型號的4極3相異步電機。采用強迫風冷卻。采用溫度監(jiān)測方式以保護牽引電機過熱。

2 動車組高壓牽引典型故障

牽引系統(tǒng)的故障較多，本文選取牽引電機的故障為例介紹一下對于牽引系統(tǒng)故障的處理方案。牽引電機的主要作用是將電能轉化成為動能，從而驅(qū)動動輪產(chǎn)生驅(qū)動力，可以將牽引電機理解為動車組的心臟。牽引電機一旦發(fā)生故障，動車組相應的動輪將失去動力。導致降速或者停車的風險。

2.1 牽引電機故障案例

2015年3月17日，有天津開往北京南的C2012次動車組由于報8車牽引電機溫度感應故障，代碼293A，計劃折返C2019次啟用北京南站熱備的動車組擔當。這起典型的牽引電機故障現(xiàn)象，其描述如下：“電機1和電機2的溫度傳感器同時故障，或電機3和電機4的溫度傳感器同時故障，則TCU暫時封鎖逆變器，輸出牽引轉矩為零，CCU不限速。如果電機定子溫度傳感器故障在10分鐘后仍存在則認為電機溫度傳感器永久故障，TCU永久封鎖逆變器，除非軟件復位變流器，輸出牽引轉矩為零，CCU不限速。故障代碼如下：

293A 疊片牽引電機2： 溫度感應故障 （Maintenance）

293B 疊片牽引電機3： 溫度感應故障 （Maintenance）

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

（2）故障原因分析

TCU通過Compact Pt100得到電機MVB原始溫度數(shù)值。在Compact Pt100工作正常的情況下，如果來自MVB的定子溫度數(shù)據(jù)讀取錯誤，則TCU認為電機定子溫度傳感器故障。電機定子溫度上升過快，超過最大的溫度上升率上限，是電機溫度傳感器故障所致，此時得到的電機定子溫度值不可信。在溫度傳感器故障恢復以前，TCU會將此電機定子溫度值剔除，不會再用此電機的定子溫度值進行超溫判斷。電機1和電機2的溫度傳感器同時故障，或電機3和電機4的溫度傳感器同時故障，則TCU暫時封鎖逆變器，輸出牽引轉矩為零，CCU不限速。如果電機定子溫度傳感器故障在10分鐘后仍存在則認為電機溫度傳感器永久故障，TCU永久封鎖逆變器，除非軟件復位變流器，輸出牽引轉矩為零，CCU不限速。

2.2 應急處理與維修方案

用Monitor檢測以下四個電機定子的溫度，通過對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有無松動。當動車組處于靜止停車狀態(tài)時，通過主控制器的零位確認使牽引系統(tǒng)自動恢復；如果頻繁發(fā)生故障或者無法恢復：在“開關，牽引”頁面上切除牽引變流器；大約30s后閉合真空斷路器；動車組以減少25%的牽引功率運行。當列車處于運行狀態(tài)時，如果頻繁發(fā)生故障或者無法恢復：在“開關，牽引”頁面上切除牽引變流器；大約30s后閉合真空斷路器；動車組以減少25%的牽引功率運行。動車組在檢修時，首先用Monitor檢測以下幾個電機的溫度，對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有無松動，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，不正常時則需要更換；第四步是檢查牽引電機的各個溫度傳感器是否故障，利用萬用表檢查接線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準，有不正常的測量結果則需要更換。

3 結語

牽引電機是動車組的關鍵大部件，其發(fā)生的每一條故障對于動車組的安全運行均存在嚴重的影響，因此對于牽引電機故障的統(tǒng)計、整理、分析和風險研判尤為重要，在應用中不斷地積累經(jīng)驗，以實現(xiàn)動車組運用工作的高效性，安全性。