广州APM线列车牵引电机过热故障分析.docx

广州APM线列车牵引电机过热故障分析 摘 要：APM列车按通常救援操作规程断开牵引回路后的拖拽过程中，电机发生了过热事件。为了查明该原因，广州地铁相关部门联合供货商对此事件进行了深入分析，并依此修改了救援规程。 下载 关键词：APM列车；牵引电机 中图分类号：U270.38 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）8-0094-02 1 综述 广州珠江新城旅客自动输送系统（后文简称“APM线”）全长4 km，配备7列2节编组的CX-100列车，该车使用胶轮运行，采用车底的集电靴从供电轨获取600 V交流牵引供电。APM线运营时间为07：0023：00，平峰上线4列行车周期6 min30 s，高峰上线5列行车周期5 min12 s，工作日高峰为08：0009：30，节假日高峰为13：3019：30。 2 故障经过 2013年4月9日，APM线T204（03+04）车因“换向失败”故障暂存与林和西站上行站台，等待运营结束后进行处理。按该类故障的正常处理规程，失去动力的故障列车应在确认切除其与供电系统、救援列车的电气连接后，由救援列车将其拖拽回广州塔车场进行检查处理。 当日运营结束后，在4月10日凌晨，运营维护人员确定T204（03+04）列车中发生换向故障的列车为04车后，按救援规程的要求断开04车的牵引与供电回路（此时集电靴还是与供电轨接触的，只是断开了牵引与供电回路之间的开关，使供电轨的电流无法送到牵引系统），并断开了04车与03车的车钩电气连接，然后手动缓解了04车制动系统。 在随后拖行04列车的过程中，发生了如下问题：拖行至林和西至体育中心南区间时，03车驾驶员发现列车突然生成制动力（类似施加了弹簧制动）速度降到3 km/h，列车继续在低速下拖行10 min后，在03车1号端车轮周围发现了烧焦味和烟雾。将列车停在体育中心南站，检查了制动毂和闸瓦，集电靴，车轮和导轮，结果均为正常。救援小组将现场情况通报控制中心并进行协商后，初步判定车底设备过热应由拖行导致，为避免车底设备温度上升到危险的程度，决定救援编组每经过一个站需停5 min使车底设备散热，并将拖行速度控制在1 km/h左右以避免温度上升过快。 在此次救援拖行初期一切正常，但行进二十余米后，故障列车会突然生出拖行阻力？为什么阻力越来越大？是什么设备过热产生了烟雾散发出焦糊味？待救援列车回厂后，我们立即组织进行了车底检查，发现制动闸瓦除了正常磨损一切正常，轮胎表面正常磨耗也无异状，但牵引电机励磁线圈表面已经烧结、碳化。 3 故障分析 我们针对故障经过和检查结果进行了阶段性小结：此次烟雾及焦糊味并非制动装置和轮胎发生过热，而是由于故障列车车底电机过热，电机过热的原因极有可能是电机相关的线路上产生了过大的电流。 切断了故障列车的供电输入后，造成电机过热的电流是从哪里来的？为此我们对本次故障的发生的经过进行了整理，并APM列车的电机及其相关的电路进行了研究，发现造成该问题的根本原因如下。 3.1 本次救援与以往救援的区别 通过对比以往救援记录及救援操作规程，我们发现本次与以往救援不同之处在于在救援开始前，故障列车发生了“换向失败”故障。从事后检查中发现LS接触器的主触头烧结（如图1右，P1和P2节点闭合），灭弧线圈表面已经融化，P1、P2主触头有拉弧烧焦痕迹。当LS在“闭合”位烧结，LS常闭触点3-4和7-8将会打开，导致LS1/LS2线圈无法得电，LS1/LS2触点常开。 当LS1/LS2触点常开时（如图2中红圈位置），换向器FWD/REV线圈（换向线圈，如图二中红框位置）无法受电，导致换向器维持在接触器烧结时的位置（例如在本次事件中，故障列车的换向器就被固定在了FWD前进位），如图二。在这种情况下如果进行列车换向操作，将导致牵引关闭列车线打开，触发“安全致关零速保护信号丢失”、“换向失败”报警，最终导致列车出现“换向器故障”。 3.2 故障列车“产生阻力”及“电机过热”的原因 LS烧结的另一个影响是形成了一个电机内励磁回路（如图3中的绿色线路所示）和一个拖车回路（如图3中的红色线路所示）。 因为牵引电机不可避免的存在剩磁，所以当故障列车往后退位（REV）方向移动时，牵引电机电枢旋转切割磁力线就在电机内产生了励磁电流，而持续产生的电流又造成电枢与励磁线圈之间的磁通量进一步增加，这就使牵引电机在FWD（前进位）方向产生了力矩及功率。因此牵引电机变成了发电机，持续不断的将救援列车的动能转变成电能，并将生成的电流输出到拖车回路中，其传输方向受限于晶闸管D4仅能逆时针方向移动。 综上所述，随着故障车电机在拖行中持续转动，励磁回路（绿色线路）中生了电流形成了与电枢运动方向相反的力矩，这会降低电枢的速度并增大通过电枢和励磁线圈的电流，该力矩限制了电机并降低列车的速度，使得救援列车几乎难以移动；而且故障车电机持续生成的电流进入拖车回路（红色线路）中，造成电枢和励磁线圈在持续的高电流环境下工作，最终导致了电机场线圈表面烧结、碳化。 4 应对措施 4.1 故障处理 通过对过热电机进行了一系列详细检查后，虽然过热电机绝缘电阻值测试正常、控制回路的部件（晶闸管，二极管，电容器）均为正常，但励磁绕组部分线圈电缆已经断开或烧结、绝缘层有碳化痕迹，为对电机做深度维修检测，我们更换了故障车的两台电机进行返厂修理。 4.2 修改救援规程 为了避免再次因为LS接触器主触头烧结，导致牵引电机过热，我们修改了今后的拖车救援规程： 在准备拖车前，先切断故障列车外部供电，并检查其LS主接触器的状态。 如果LS接触器主触头状态为断开，则断开低压断路器BCB1和BCB2后，就可以开始拖故障车。 如果发现LS接触器主触头烧结，应尝试用力把它们打开。 如果打开主触头失败，则使用绝缘材料塞进电机换向器的接触器之间，然后断开低压断路器BCB1和BCB2。然后就可以开始拖故障车。 5 结 语 APM列车电