动车组的电气系统可靠性分析

动车组的电气系统可靠性分析

邹传钦   ,焦绪龙   ,杨伟

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266110

摘要：高速铁路作为现代社会中的一种中长途运输方式，人们选择动车出行的情况逐渐增多。而在动车组运行过程中，电气系统起到关键作用，因此系统的可靠性对动车组的安全运行有很大影响。基于此，本文针对电气系统相关内容进行可靠性分析，以供参考。

关键词：动车组；电气系统；可靠性

随着社会以及经济的不断发展，在人们进行长距离的运输中，高速铁路发挥的作用越来越大。自动车组投入运行以来，我国的铁路运输取得了较大的进步。从运行实况中可以看出，动车组运行的速度非常快，有着污染小、运能大以及节约能源等特点。不过动车组在运行中，电气系统会出现各种故障，对动车组的运行稳定和安全有较大的影响，因此，需要对系统的可靠性进行分析研究。

一、动车组的高压电气系统可靠性分析

（一）高压电气系统故障类型

1.高压电缆终端绝缘故障

对动车组的高压电缆进行顶部检查，在电缆的终端发现有应力锥裂开，而且终端与其他部件之间发生较大的错位现象，接地电缆线中有部分是处于熔断状态，在应力锥的周围有很多因放电产生的炭黑，由此可以初步判断此类动车组高压电气系统的故障是高压电缆终端对车体放电产生的。高压电缆的终端整个从上到下依次是压接端子、端帽、伞裙、应力锥、漏电收集环、适配管等。对这种高压电缆终端进行安装的方式主要是剥开电缆，将硅脂均匀的涂在绝缘层的表面，接着再将各部件从下到上依次进行安装，利用过盈配合与电缆完成安装。由于绝缘材料的材质不佳，在材料劣化的初期产生局部放电，使部件上出现树状形的放电迹象，这与电缆绝缘层击穿的形式有不同。

2.绝缘子故障

高压电气设备中的绝缘子故障通常是由于天气的影响而使动车组的车顶高压出现放电现象，这样绝缘子的表面就会产生爬电迹象，车顶上由于受到异物的撞击，就会出现放电问题，从而烧坏绝缘子，还有可能出现在受到异物撞击时，绝缘子直接产生破损情况。

3.受电弓故障

受电弓故障通常包括多种形式，碳滑板磨损、烧伤、弓头破损、受电弓无法下降等，在故障问题中出现概率偏高。有动车组在从存车线入库调车时出现车顶高压电气设备故障。对其进行检修查看，动车组部件生产的厂家售后、铁路技术维修部门等联合检查了动车组的情况，通过测量检测，发现有些动车组的受电弓绝缘值降低的非常多，高压隔离开关和受电弓支撑绝缘子有爬电的迹象，在碳滑板上也有电击迹象，动车组其他高压电气系统并没有明显异常，出现了受电弓故障。

（二）高压电气系统常见故障的应对方法

对于受电弓故障的检修主要是通过检查弓角、碳滑板有没有出现变形、松动以及磨损，紧固件有没有出现松动，软连线有没有出现磨损。在检修过程中依照具体的磨损量决定是不是需要对碳滑板进行更换。利用受电弓的性能检测设备对其进行静态检测，在进行动车组的一级、二级检修时，关注受电弓的升降弓时间、工作的强度等，在动车组库内排除系统故障。针对绝缘子故障，动车组当下最主要使用的是聚酯类绝缘子以及硅胶、橡胶复合绝缘子，复合类的绝缘子由于具有较好的性能，而且自身结构比较柔软，不易撕裂，将其作为电缆护套，然后通过环氧玻璃芯棒实现其机械性能。聚酯类的绝缘子需要进行日常的维护保养，对于防污闪的材料是不是需要涂抹，这就要结合材料供应方面给出的维护说明进一步确定。在保养过程中如果遇到不易清洁的污垢，可以适当使用清洁剂处理。高压电缆终端故障通常是电缆的防护套以及终端的伞裙出现脏污而出现污闪，因此要注意高压电缆的清洁维护，对接地线的状况进行维护，检查部件有无松动。目前在已有的故障问题中，产生概率偏大的是高压电缆的接头故障，因此需要进一步提升高压电缆的技术标准。

（三）对高压电气设备进行预防性试验

对系统的可靠性设计后，需实行高压电气设备的预防性试验，对设备的运作状态实行循环调节，调整时的时间段参考可以对一般情况适用。进行常规性的测试时，结合设备的运行状态、操作线，可以相应的减少或者增加调整的周期。在循环调整完成后，维修期间通常要高于一个年度，对参考期进行多倍计算。在检查过程中如果没有异常情况发生，对设备的运行安全不产生威胁，或者说在实时测试的过程中设备运行的状态较好，又或者按照规定进行测试时与上次临近测试的结果差异不明显，在试验后未产生恶劣状况影响设备运作，对设备没有产生危害时，设备的常规试验周期可以在原参考期的基础上进行相应的延长。

二、动车组辅助供电系统的可靠性分析

（一）辅助电源装置可靠性分析

通常情况下，动车组的辅助供电系统大都采取干线供电方式。从动车组的牵引变压器3次绕组获得辅助电路电源。需要在动车组上装置3台辅助电源设备，每台辅助电源设备保障各自辅助系统用电。当任一辅助电源设备产生问题时，另一台辅助电源设备向故障单元扩展供电。由此，任一辅助电源装置出现故障时，可以由正常工作的辅助电源装置往产生故障的辅助电源装置供电。辅助电源装置之间经过扩展供电方式实行冗余。此种冗余设计确保了辅助供电的可靠性。

（二）蓄电池可靠性分析

通常情况下，动车组大都采取碱性蓄电池。在动车组高压供电终止的时候，从源头设计上要求蓄电池可以使辅助设备工作半个小时以上。由此，当高压供电终止的时候，只运用蓄电池能够完成向车内照明、电话广播、车外红色标识灯等装置提供2小时以上的应急供电。当动车组电源系统故障时，蓄电池能够有效保障动车组的应急供电。

三、动车组接地的可靠性分析

（一）计算机接地

动车组控制系统主要由中央控制装置、终端装置、车辆信息显示器、显示控制装置等设备构成。中央控制装置把控系统各类信息的运算处理及信息记载，相当于动车组的大脑。中央控制装置具备防电磁干扰，提升抗干扰能力。由光纤连接各中央装置以及终端装置，组成双重环形回路构造，抗干扰能力偏强。

（二）电气柜接地保护

由于动车组用电设备众多，用电系统需要设计高压、中压、低压，且由于电压差异，交直流差异。电气柜内接地有效的保护了各供电系统的用电安全。经过接地端子，一经出现漏电将有效的保护动车组内部设备的安全。

（三）接地装置保护

每个接地装置安置在动车组转向架的齿轮箱装置的非车轮一侧或者非动力轴轴端。接地装置采取接地碳刷把高压电路的回流直接流到车轴，经过车轴同轮饼传递到钢轨上。有效的保护了高压设备故障后，车体上高压直接导入钢轨上。由于动车组接地碳刷是磨耗件，因此需要按时替换确保接地的可靠性。

四、动车组烟火报警系统可靠性分析

动车组烟火报警系统作为一个火灾初期预警的探测系统。烟火报警系统检测到动车组乘客区域及配电柜内的电气元件的出现的烟雾，发觉火灾情况实时提醒动车组工作人员采取相应措施。当动车组发出烟火报警的时候，提醒动车组工作人员采取紧急措施。经过设置烟火报警系统能够高效地防止动车组车内火灾的出现，在保证动车组设备安全的一同，提升了动车组的可靠性，且极大的保障了旅客的人身安全与财产安全。

五、结语

综上所述，动车组电气系统的可靠性作为一个综合性的问题，还要与接触网的网压变化、动车组本身电气电子元件的质量以及运行环境等因素的影响都息息相关。基于动车组是载人的交通工具，因此相关工作人员一定要全方位分析电气系统的可靠性，从而确保旅客及动车组工作人员的人身安全。

参考文献：

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