0、引言

本文深入解析了地铁列车电力系统的原理图谱、网络控管与故障检测的逻辑说明及牵引装置DCU的操控机能，进而细致探讨了牵引控制系统在部件层面与整体层面的故障现象。研究了典型故障案例，并兼顾了地铁运营中可能发生的牵引系统故障情形。本文的撰写契合了地铁交通电力系统的特点，意在协助工作人员更精确地把握面临牵引系统故障时的应对策略、程序及解决技巧。借此，在出现故障时能够迅速做出反应，有效排除问题，保障列车行进无碍，并准时达到目的地，确保行车安全。通过这种方式，我们可以最大限度地减少因故障导致的运行延误，提高地铁列车的运营效率。

1、地铁列车牵引控制系统分析

地铁动车组的动力传动机构中，关键部件包含集电器、高压供电系统、驱动变流器、动力电机、制动耗能装置以及接地配置等核心元件。整个系统的运作核心是驱动控制单元（简称DCU），它的职能是解析内部网络或物理连接传递的指令，并据此控制主电路中的断路器与接触器。DCU通过屏蔽电缆发送启动信号及反馈信息，借此与IGBT的功率转换器进行数据交换，实施对其监控。驱动控制单元安装在VVVF变流箱内，其采用分层式设计构造，由主控制板、总线板及接口板组成。利用直接转矩控制技术，DCU能对异步驱动电动机进行精准的转矩控制。这套系统允许DCU进行微型处理器以及数字化即时调整，满足列车通信网络IEC61375标准。DCU还配置有MVB通信接口，可以和车辆网络融为一体，形成与中央控制单元相这使得DCU不仅在日常运营中发挥着重要作用，而且在紧急情况下也能够保障列车的安全。

DCU系统将故障依严重性划分多级，以方便进行针对性处理。细微故障被称作“自愈性故障”，在特定条件下能够自动排除。一般故障定义为“可重置性故障”，通过列车操控诊断系统发出指令后，可解除故障使设备恢复功能。遇到“不可重置性故障”，设备需暂停运作，等待电源重启后方可试图解决。最严重的“逆变器隔离性故障”出现时，需隔离故障逆变器，以免影响其他正常运作的逆变器。除此之外，DCU系统的保障手段主要包括硬件保护和软件保护两个层面。其中硬件保护措施包括IGBT元件的异常保护、直流电压超限保护、牵引电机电压超限保护、直流电流超流保护、制动电阻和斩波回路超流保护、主电路器件异常保护、主电路接地保护、插件缺位保护、供电异常保护以及DCU故障保护等领域，以确保系统的安全稳定运作。

2、深入解析地铁列车牵引系统部件级故障逻辑与处理流程

制动电阻风压异常（VVVF轻微故障）：当系统检测到制动电阻风压出现异常时，会触发故障逻辑。当前，作业员需要验证制动电阻的散热风扇是否开启，风流的方向是否合适，并且风速传感器及其连线状况是否处于正常运作状态。

发动机过热防护（微型VVVF缺陷）：如监测系统发现发动机温度逾标且达到170摄氏度，过热防控措施将立即生效。遇此情况，维护人员应待发动机冷却至160摄氏度或更低温度，并静候直流电控单元（DCU）自行重启。此外，还需检查发动机排风口是否遭遇异物堵塞，并确认相关温度检测器及其连接线的功能是否处于正常状态。在短短十分钟内，连续三次以上闭合高速断路器时（触发VVVF轻故障信号），系统将认定为发生了故障现象。此时，为了排除故障，操作员需执行一项操作，即按压主辅复位键以实现系统复位。

牵引制动指示失误（VVVF轻度异常）：如若系统监测到牵引及制动指示均被激活，将启动故障判断程序。在这种情况下，作业员需对列车电缆与驾驶控制台进行排查以确定故障源头。电压监测装置发生细微缺陷（变频故障轻微）：在接通短路接触器之后，如果观察到母线电压与中点电压的偏差超过50伏特，系统将认定电压监测装置存在异常。在这种情况下，维护人员需对母线电压和中点电压监测设备以及它们的连线情况进行检查确认是否一切正常。

制动电阻风机高低速接触器分离异常（可变电压可变频率系统的一般性问题）：如果控制系统指令制动电阻风机高速接触器断开，并且监测到在低速接触器已切断的情况下，这一状况超过1.5秒钟，则会激发一个分离故障。这时候，操作员需要对制动电阻风机的接触器、助动触点以及接触器控制线路的状态反馈进行检查。

高速切断开关发生卡在分断位置的问题（这属于VVVF系统中等级别的故障）：在系统下达合闸指令之后，如果观察到高速切断开关的状态显示为处在分离状态超过1.5秒钟，系统将提示发生了卡分现象。此种状况下，工作人员应当对高速切断开关和它的辅助接点进行检查，并且审视高速切断开关的控制电路以及状态反馈信号线。

如在充电设备运作不畅的情形下，问题的逻辑在于，在充电期间，一旦充电接触器合闸持续一段时间之后，发现直流电压水平未达到交流电网电压的85%，就需要进行操作。这种状况下，应当推按重置开关进行重置操作，若此类故障积累达两次，则需进行通电重启。此外，亦需对充电路线、充电阻值、电压感应器以及其接线进行检查确认。

3、正线地铁列车牵引系统级故障处理详解

在处理列车牵引系统或VVVF的故障时，应根据故障的严重程度和车辆数量采取不同的操作步骤。

对单节轨道车辆轻度、适中或重大的VVVF问题，司机应在车辆完全靠站后立刻持续按压“主辅复位”开关5秒，在此之后按下“HSCB合”开关，此操作将使得电车能够重新启动行驶，不论问题是否已被修复。若是两节或多节车厢遭遇轻度或适中的牵引力系统或VVVF障碍，并且列车没有遇到速度受限的情形，应驾驶至最近的总站并完全停下。接着，操作人员执行与上述相同的复位步骤。如果故障解除，列车可以恢复正常自动运营模式；若故障依旧存在，则无需改变车辆的运营状态。

然而，如果列车在行驶过程中出现速度限制，无论是55km/h还是65km/h，都必须切换到ATPM模式，并按照限速要求行驶至进站停稳。在这种情况下，操作人员同样需要执行5秒的“主辅复位”操作，然后按下“HSCB合”按钮。如果故障解除，列车可以恢复至ATO模式继续运营。若火车依旧遭受速度限制，那么就得在此站或随后一站组织乘客下车，停止服务。如果列车距离终点站不足三个区间，可以继续以ATPM模式运营至终点站。

4、结语

在现代都市交通中，地铁系统扮演着至关重要的角色。地铁列车的安全、可靠运行，离不开其核心系统——牵引系统的稳定工作。本篇文章的目的是深度剖析城市轨道交通牵引装置的专业知识，并对典型的零部件与整体系统失效现象作出细致讲解。文章通过系统性的考察和分析，提出了一系列应对地铁牵引系统失效的操作程序，这套程序充分融合了地铁动车电力系统的设计原理与运行条例，旨在保障一旦发生故障，工作人员能迅速、精准地应对。这一处置流程的建立，旨在最大限度地避免因处理不当导致的故障恶化，保障地铁列车的正常运行和乘客的安全。

参考文献

[1] 刘衎,毛琦,李瑮冉等.城轨车辆牵引系统故障 预测与健康管理技术研究及应用[J].现代城 市轨道交通,2022(08):107-113.

[2] NNL3列车牵引系统 DCU 控制功能说明[M].中 车株洲电力机车有限公司.