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摘要：想要深入研究地铁车辆，首先就要对地铁车辆的故障诊断技术进行研究。为了解决地铁车辆故障率较高的问题，科研人员需要深入理解其运行方式和故障部位的工作原理，提高故障检测技术水平，从而提升地铁运行的安全系数。
城市交通工具有多种，例如，公交车、私家车、轻轨和地铁等。随着地下轨道路线长度的逐年增加，地铁能够明显地缓解地面交通堵塞情况，兼具安全系数高、准点率高等优势，成为最受欢迎的交通方式。但地铁车辆内部结构复杂，突发事件出现概率相对较高，阻碍地铁车辆正常运行。虽然现在科学技术发展速度快，地铁车辆研究深入，地铁车辆的速度大大提升，但是车辆建设中要考虑到的安全因素有所增加，功能也更加完善，其内部结构也变得更加复杂，车辆的可用性有所提高，可靠性则会降低，因此地铁车辆故障出现频率也会增加。
关键词：地铁车辆；牵引系统；金属故障
1.国外轨道交通故障诊断技术研究现状
随着乘客出行量和城市轨道交通线路里程不断增加，要求运营安全保障模式、运营网络效率也要不断提高，这就需要有足够数量的运营车辆作为支撑。如果发生影响车辆运行的故障，就要把地铁开回车辆段进行维修，这样运营的效率就降低了。地铁车辆由于一般分布在广阔的地域范围内而且沿着轨道运动，是一种复杂的典型的系统。其在运行过程中对所检测到的安全信息一般比较分散，并且只有司机才能使用，不能传递给地面中心，缺乏车辆综合安全状态复合检测、故障实时智能诊断等综合系统。在技术人员很少的情况下，很多车辆设备就需要制造公司的技术支持。然而掌握在车辆段维修人员手中的技术都不是核心技术，况且维修成本昂贵，考虑采用委外维修等维修方式。现阶段车辆故障诊断技术的发展现状及主要特点如下：
（1）在对地铁车辆的故障诊断时，其诊断装置主要分为便携式诊断设备、地面故障检测诊断设备、道旁监测诊断设备和车载诊断设备四大类。经过多年的应用开发，我国在便携式和地面诊断设备的研究上积累了一定的经验，并且取得了很大的进步。但是与国外还有一定差距，对于车载诊断设备，以我国现在的技术水平，对故障早期诊断、及时处理等方面还有一定的局限性。
（2）车载诊断系统故障诊断装置还完不具备对所有重要部件和子系统的监测和诊断，地面诊断系统只能针对单一的子部件或子系统进行故障诊断。
（3）现有地铁车辆缺乏监控中心与集地面、车载为一体的远程诊断和网络化监测的综合系统。
（4）只具有简单的应急操作指导与报警的功能，对故障可能导致的隐患以及发生的故障之间因果关系都无法确定。
（5）地铁车辆的故障诊断核心技术我国还没有掌握，仍被掌握在国外车辆供应商手中。
2.地铁牵引系统介绍
牵引系统为列车提供所需的动力及制动力，用于控制列车电机工作，由高速开关、主电路、变流设备及其控制单元、制动电阻等部件组成。在整个地铁牵引系统中，牵引电机由逆变器控制，为车辆运行提供动力，具体来说，地铁车辆驱动，牵引系统中逆变器接收到牵引命令，关闭霍尔电流传感器，此时为其并联电路上的滤波电容器充电，其两端的电压不断升高，达到一个固定值，接着关闭三极管并打开传感器，牵引系统正式发挥其作用，在此过程中，滤波电容器两端的电压不断上升，每控制到一个固定值时，三极管自动打开，地铁牵引系统出现故障，无法正常工作。
3.地铁车辆系统中牵引的故障分析与检修方法策略
3.1 针对牵引系统进行故障分析
（1）非正常时空状态运行
所谓非正常时空状态运行就是地铁在运行中处于制动或者启动状态，并且乘客数量多，在此情况下，会对地铁车辆造成严重损害而且可能危及到乘客的安全。地铁处于非正常时空状态运行时，其内部电流和电压出现变化，例如波支现象，此现象与电路短路相似，严重损坏地铁车辆内部电网，最直接的表现是影响车辆出行和危害其安全。
（2）非金属性短路故障
在雨雪天气下经常出现非金属性短路故障，出现该故障的原因是雨雪天气下，水流进床道上的绝缘支座和轨道之间，而且水不是绝缘体，故降低两者的绝缘效果，另外，长时间的积水，会使得这两个地方黏贴上杂物和脱皮老化，出现漏电，在床道上的绝缘支座和轨道之间形成回路，这种非金属性短路现象是经常出现的状态。其出现故障的主要原因是由于带电体对于导体进行放电，从而导致短路现象的发生。
（3）金属性故障
地铁车辆中钢轨和三轨接触形成电流回路，或者地鐵上的绝缘支座被击穿，接地铜线与三轨接触形成电流回路，此两种现象均属于金属性故障。这种情况发生的主要原因是由于地铁轨道之间存在导电体，例如维修工人遗落的金属工具，维修过程中产生的金属垃圾等等，这些都是导致金属故障发生的主要原因。
3.2 牵引系统的故障检修
牵引系统故障是地铁车辆出现故障较为常见的一种情况。其检修方式常为仿真检修，在检修时将牵引系统调到牵引变电所的最远端，将牵引系统中的电路进行短路操作，其次将其进行仿真检测，调节相关仪器，使仿真地铁牵引系统中检测各点的数据与实际数据相同，根据电流变化情况找到故障位置，因为离故障位置越近，电流变得越大，并且检测位置与故障位置越接近，电流上升的速度越慢，依次情况就可以确定牵引系统的故障位置。
4.牵引故障应对措施
4.1 逆变器电源开关跳闸的应对措施
具体的应对措施是车辆进站之后让乘务员检查车辆连接端逆变器电源开关的情况，如果没有跳闸现象，就试着按 UCOSU 按钮就可以牵引车辆。如果还不能得到解决，可以按下故障车的VFCB1 和 VFCB2 的开关，则车辆到达终点站后就会暂停服务。在进行检查逆变器电源开关时需要延误运行时间三分钟左右，这时就要通知后续车辆的发车时间，避免后面的车辆进入并等待，降低地铁运行中的服务质量。
4.2 车辆牵引参数屏幕上出现红点的应对措施
故障车辆驾驶进入车辆检测中心，控制中心将其内部的高速断路器进行分离，分离一次后就能使其内部的逆变器复位。如果出现连续两次复位HB 失败的情况下，车辆牵引系统不能正常工作，此时可以按单元切除按钮，同时再次分合HB，车辆运行则会报告控制中心车辆正常运营。车辆如果不能牵引就按下故障单元车的逆变器电源开关报告控制中心，这时车辆到达终点站就会暂停服务；如果有两个逆变器出现故障并且这两个逆变器在同一个单元，出现连续两次复位HSCB 失败的情况下车辆无法牵引，可以试着开启单元切除按钮同时再次分合HSCB，车辆运行则会报告控制中心车辆正常运营。
车辆如果不能牵引就按下故障单元车的逆变器电源开关，同时按下单元切除按钮再次分合高速断路器，试着牵引并报告控制中心，车辆到达终点站就会暂停服务。如果逆变器出现故障，一般处理过程是先按下故障单元车辆的单元切除按钮，接着再进行高速断路器分离，经列车推送至停车区，停止运行，进行更为详细的检查。如果地铁车辆故障使其不能牵引运行，先关闭故障车辆逆变器的电源，再一次按下单元切除按钮，将列车行驶到停车区即可。此时还是不能运行车辆或是逆变器存在六个故障且复位两次 HB 失败，就需要进行组织援救。
5 结语
地铁牵引系统是地铁车辆动能的主要来源，动能出现问题就会使得车辆的安全运行出现故障。因此为了提高地铁运行安全质量，就要从实际情况出发，充分分析车辆牵引系统，找到故障发生的主要原因，找到事情的主要矛盾，只有这样，才能对地铁牵引系统进行科学、合理的改进可利用。这就需要我们要在这方面勇于创新，发现更多的问题并进行逐一突破。
参考文献：
[1]刘海涛. 地铁车辆用DC 1500V IGBT牵引逆变器[J]. 机车电传动. 2008（05）
[2]丁福焰，杜永平. 机车车辆故障诊断技术的发展[J]. 铁道机车车辆. 2004（04）
[3]王洪春，张勤. 基于因果图的一种近似推理算法[J]. 重庆大学学报（自然科学版）. 2004（08）
城市交通工具有多种，例如，公交车、私家车、轻轨和地铁等。随着地下轨道路线长度的逐年增加，地铁能够明显地缓解地面交通堵塞情况，兼具安全系数高、准点率高等优势，成为最受欢迎的交通方式。但地铁车辆内部结构复杂，突发事件出现概率相对较高，阻碍地铁车辆正常运行。虽然现在科学技术发展速度快，地铁车辆研究深入，地铁车辆的速度大大提升，但是车辆建设中要考虑到的安全因素有所增加，功能也更加完善，其内部结构也变得更加复杂，车辆的可用性有所提高，可靠性则会降低，因此地铁车辆故障出现频率也会增加。
关键词：地铁车辆；牵引系统；金属故障
1.国外轨道交通故障诊断技术研究现状
随着乘客出行量和城市轨道交通线路里程不断增加，要求运营安全保障模式、运营网络效率也要不断提高，这就需要有足够数量的运营车辆作为支撑。如果发生影响车辆运行的故障，就要把地铁开回车辆段进行维修，这样运营的效率就降低了。地铁车辆由于一般分布在广阔的地域范围内而且沿着轨道运动，是一种复杂的典型的系统。其在运行过程中对所检测到的安全信息一般比较分散，并且只有司机才能使用，不能传递给地面中心，缺乏车辆综合安全状态复合检测、故障实时智能诊断等综合系统。在技术人员很少的情况下，很多车辆设备就需要制造公司的技术支持。然而掌握在车辆段维修人员手中的技术都不是核心技术，况且维修成本昂贵，考虑采用委外维修等维修方式。现阶段车辆故障诊断技术的发展现状及主要特点如下：
（1）在对地铁车辆的故障诊断时，其诊断装置主要分为便携式诊断设备、地面故障检测诊断设备、道旁监测诊断设备和车载诊断设备四大类。经过多年的应用开发，我国在便携式和地面诊断设备的研究上积累了一定的经验，并且取得了很大的进步。但是与国外还有一定差距，对于车载诊断设备，以我国现在的技术水平，对故障早期诊断、及时处理等方面还有一定的局限性。
（2）车载诊断系统故障诊断装置还完不具备对所有重要部件和子系统的监测和诊断，地面诊断系统只能针对单一的子部件或子系统进行故障诊断。
（3）现有地铁车辆缺乏监控中心与集地面、车载为一体的远程诊断和网络化监测的综合系统。
（4）只具有简单的应急操作指导与报警的功能，对故障可能导致的隐患以及发生的故障之间因果关系都无法确定。
（5）地铁车辆的故障诊断核心技术我国还没有掌握，仍被掌握在国外车辆供应商手中。
2.地铁牵引系统介绍
牵引系统为列车提供所需的动力及制动力，用于控制列车电机工作，由高速开关、主电路、变流设备及其控制单元、制动电阻等部件组成。在整个地铁牵引系统中，牵引电机由逆变器控制，为车辆运行提供动力，具体来说，地铁车辆驱动，牵引系统中逆变器接收到牵引命令，关闭霍尔电流传感器，此时为其并联电路上的滤波电容器充电，其两端的电压不断升高，达到一个固定值，接着关闭三极管并打开传感器，牵引系统正式发挥其作用，在此过程中，滤波电容器两端的电压不断上升，每控制到一个固定值时，三极管自动打开，地铁牵引系统出现故障，无法正常工作。
3.地铁车辆系统中牵引的故障分析与检修方法策略
3.1 针对牵引系统进行故障分析
（1）非正常时空状态运行
所谓非正常时空状态运行就是地铁在运行中处于制动或者启动状态，并且乘客数量多，在此情况下，会对地铁车辆造成严重损害而且可能危及到乘客的安全。地铁处于非正常时空状态运行时，其内部电流和电压出现变化，例如波支现象，此现象与电路短路相似，严重损坏地铁车辆内部电网，最直接的表现是影响车辆出行和危害其安全。
（2）非金属性短路故障
在雨雪天气下经常出现非金属性短路故障，出现该故障的原因是雨雪天气下，水流进床道上的绝缘支座和轨道之间，而且水不是绝缘体，故降低两者的绝缘效果，另外，长时间的积水，会使得这两个地方黏贴上杂物和脱皮老化，出现漏电，在床道上的绝缘支座和轨道之间形成回路，这种非金属性短路现象是经常出现的状态。其出现故障的主要原因是由于带电体对于导体进行放电，从而导致短路现象的发生。
（3）金属性故障
地铁车辆中钢轨和三轨接触形成电流回路，或者地鐵上的绝缘支座被击穿，接地铜线与三轨接触形成电流回路，此两种现象均属于金属性故障。这种情况发生的主要原因是由于地铁轨道之间存在导电体，例如维修工人遗落的金属工具，维修过程中产生的金属垃圾等等，这些都是导致金属故障发生的主要原因。
3.2 牵引系统的故障检修
牵引系统故障是地铁车辆出现故障较为常见的一种情况。其检修方式常为仿真检修，在检修时将牵引系统调到牵引变电所的最远端，将牵引系统中的电路进行短路操作，其次将其进行仿真检测，调节相关仪器，使仿真地铁牵引系统中检测各点的数据与实际数据相同，根据电流变化情况找到故障位置，因为离故障位置越近，电流变得越大，并且检测位置与故障位置越接近，电流上升的速度越慢，依次情况就可以确定牵引系统的故障位置。
4.牵引故障应对措施
4.1 逆变器电源开关跳闸的应对措施
具体的应对措施是车辆进站之后让乘务员检查车辆连接端逆变器电源开关的情况，如果没有跳闸现象，就试着按 UCOSU 按钮就可以牵引车辆。如果还不能得到解决，可以按下故障车的VFCB1 和 VFCB2 的开关，则车辆到达终点站后就会暂停服务。在进行检查逆变器电源开关时需要延误运行时间三分钟左右，这时就要通知后续车辆的发车时间，避免后面的车辆进入并等待，降低地铁运行中的服务质量。
4.2 车辆牵引参数屏幕上出现红点的应对措施
故障车辆驾驶进入车辆检测中心，控制中心将其内部的高速断路器进行分离，分离一次后就能使其内部的逆变器复位。如果出现连续两次复位HB 失败的情况下，车辆牵引系统不能正常工作，此时可以按单元切除按钮，同时再次分合HB，车辆运行则会报告控制中心车辆正常运营。车辆如果不能牵引就按下故障单元车的逆变器电源开关报告控制中心，这时车辆到达终点站就会暂停服务；如果有两个逆变器出现故障并且这两个逆变器在同一个单元，出现连续两次复位HSCB 失败的情况下车辆无法牵引，可以试着开启单元切除按钮同时再次分合HSCB，车辆运行则会报告控制中心车辆正常运营。
车辆如果不能牵引就按下故障单元车的逆变器电源开关，同时按下单元切除按钮再次分合高速断路器，试着牵引并报告控制中心，车辆到达终点站就会暂停服务。如果逆变器出现故障，一般处理过程是先按下故障单元车辆的单元切除按钮，接着再进行高速断路器分离，经列车推送至停车区，停止运行，进行更为详细的检查。如果地铁车辆故障使其不能牵引运行，先关闭故障车辆逆变器的电源，再一次按下单元切除按钮，将列车行驶到停车区即可。此时还是不能运行车辆或是逆变器存在六个故障且复位两次 HB 失败，就需要进行组织援救。
5 结语
地铁牵引系统是地铁车辆动能的主要来源，动能出现问题就会使得车辆的安全运行出现故障。因此为了提高地铁运行安全质量，就要从实际情况出发，充分分析车辆牵引系统，找到故障发生的主要原因，找到事情的主要矛盾，只有这样，才能对地铁牵引系统进行科学、合理的改进可利用。这就需要我们要在这方面勇于创新，发现更多的问题并进行逐一突破。
参考文献：
[1]刘海涛. 地铁车辆用DC 1500V IGBT牵引逆变器[J]. 机车电传动. 2008（05）
[2]丁福焰，杜永平. 机车车辆故障诊断技术的发展[J]. 铁道机车车辆. 2004（04）
[3]王洪春，张勤. 基于因果图的一种近似推理算法[J]. 重庆大学学报（自然科学版）. 2004（08）