林晓忠

摘要：地铁车辆在长期的运行过程中，不可避免地会产生一系列的故障，其中，电气系统中的故障是最常见的。为此，本文主要就地铁车辆电气系统及其故障系统进行了相关的研究，以供大家交流探讨。

关键词：地铁车辆；电气系统；故障诊断系统

电气系统作为地铁车辆的重要组成部分，并会直接影响到该城市轨道车辆的运行安全性以及运行质量，这也就要求相关的研究人员能够进一步加强对地铁车辆电气系统的研究力度，从而满足我国城市轨道交通的实际需求。

一、城市轨道交通车辆的电气系统组成分析

（一）牵引传动系统

城市轨道交通车辆对于自身牵引传统系统的运行安全性、稳定性以及可靠性有着非常高的要求。此外轨道车辆在运行过程中都是以固定的编组模式来进行营运，其具备有两站间距离短、停靠站数量多以及两站之间营运时间较短等特点，这也就要求轨道车辆自身的牵引制动系统能够具备有短时过载能力强、断续工作能力良好等功能。

（二）制动控制系统

制动控制系统技术作为城市轨道交通车辆的核心控制技术，其主要包含了摩擦制动、空气制动、电制动以及制动指令系统等多个环节。轨道车辆自身的牵引制动能力往往会直接影响到该轨道车辆的运行安全性以及运输能力，这也就需要对现有的牵引与制动控制系统进行不断的优化与完善。此外城市轨道交通车辆在运行过程中具备有站点距离短以及停车频繁的特性，这也就要求轨道车辆必须拥有较高的制动减速度。我国现阶段在城市轨道车辆中所应用到的减速控制技术多需要通过电气系统才能够完成，也就是说该制动系统必须在电气系统减速指令下来进行制动力的增加。此外为了确保城市轨道车辆的运行性能，也就对轨道车辆的停站方位的准确性提出了更高的要求，借助于ATO系统后，其能够根据停车距离的长短来给予车辆电气系统针对性的减速指令，并能够使得该轨道车辆根据一定的减速指令来产生相应的制动力，从而保证该车辆的停车位置的准确性。

（三）辅助供电系统

现阶段城市轨道交通车辆中所应用到的辅助供电系统其需要负责除却牵引系统主电路之外的所有供电工作，比如车厢的照明、牵引、空调电源以及通信信号装置电源等等。目前轨道车辆中所应用的辅助供电系统其主要是通过直流供电系统以及三相交流供电系统两部分所构成中，其中直流供电系统主要是由充电机、整流装置、蓄电池和直流用电设备几部分来构成。该系统主要运用充电机与蓄电池来进行电能的供给，来保证其它电气系统的正常运行。而三相交流供电系统则主要为协助变流器、电热器和三相辅助设备电机等交流负载设备所构成。

二、地铁车辆电气系统故障诊断系统设计研究

电气系统是地铁车辆中最为重要的子系统之一，对该系统进行快速、准确的故障诊断尤为重要。鉴于此，本文结合当前先进的信息技术，提出一种地铁车辆电气系统故障诊断系统。下面对此展开详细论述。

（一）故障诊断专家系统总体设计

设计该系统的最终目的是为了进一步提高地铁车辆的运行安全性，当车辆的电气系统在运行过程中发生故障问题时，该系统可以在相对较短的时间内对故障进行准确诊断。为使地铁车辆维修中心能够在车辆出现故障时获取诊断信息，决定采用目前较为流行的分层式结构体系进行系统设计，整个体系结构共分为四层，即车载设备层、网络传输层、维修中心层以及监控中心层。该系统由以下三个子系统构成：

1.车载级。该子系统主要负责实现各个车厢所要监控的关键设备的状态监测、智能控制及故障报警等任务，由设置在车厢内的设备控制器及监控程序完成相关设备信息的采集，然后借助车辆总线以列车总线进行信息传输。

2.车辆段。该子系统主要负责对本车辆段内的维修车辆上的关键性设备的实时监控、故障诊断以及维修等任务。它利用无线通讯网络与互联网相连接，在此基础上将车辆的实时故障信息传送给车辆段进行诊断。

3.监控中心级。该子系统主要负责实现与当前现有监控设备的集成，可对全局车辆进行故障诊断，并分析引起故障问题的原因，为故障处理提供决策支持。

（二）系统主要功能设计

1.车载级子系统功能。故障诊断系统所针对的主要对象为地铁车辆，所有的故障诊断信息全部都是从车辆中获得。为此，车载级子系统应当具备如下功能：故障信息采集、传输、预处理、简单诊断以及应急对策等等。

（1）设备监测功能。在对地铁车辆基本信息了解的基础上，对其关键设备的实时运行状态进行监测，主要包括以下内容：制动系统、牵引系统以及信号系统的实时状态信息和幅值监测等等。（2）故障报警功能。由于地铁车辆上的设备种类较多，从而使得故障报警类型也相对比较繁多。车载级子系统可以支持各种类型的报警，如偏差报警、限制报警、控制失效报警等等，同时，对每种报警均可自定义条件与级别，若是在同一时间段内出现若干个报警信息时，系统则可根据报警的紧急程度选择优先处理。（3）其它功能。实时故障诊断与故障识别、故障数据实时存取、故障应急预案管理、故障信息远程发送、维修申请、司机命令接收、关键设备定期报表等等。

2.车辆段子系统功能。在地铁线路中，车辆段时地铁列车维护维修的主要场所，拥有功能强大的故障诊断系统能够提高维修技术人員的工作效率，有利于降低维修成本。该子系统具备如下功能：远程故障信息接收与诊断、故障仿真推演、专家知识库管维、故障集管理、故障统计分析、报表等等。

3.监控中心子系统功能。目前，国内各大城市的轨道交通系统采用的一般都是“两调三控”模式，其中两调具体是指中心级调度和车站级调度，而三控则是指中心、车站以及就地三级控制。该子系统的主要功能如下：运营车辆故障数据信息远程接收与发送、区域级车辆故障诊断等等。

三、结语

总之，地铁车辆电气系统的故障诊断系统，自投入运行后，地铁车辆的故障率显著降低，确保了线路的正常运营，不但降低了维护维修成本，而且还提高了车辆的运行安全性。

参考文献：

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