CRH3型动车组牵引故障分析

薄森文

摘 要：近些年，动车组技术呈现井喷式发展。高速铁路里程不断更新，动车组的运量和运能也不断提高，在动车组运用工作中对于牵引系统的故障处理至关重要。本文介绍了动车组牵引系统的主要组成，以动车组牵引电机温度传感器故障为例，介绍故障的具体描述，分析故障原因，并讨论制定故障处理的具体方案。

关键词：动车组 牵引系统 牵引电机故障

随着我国高速铁路技术的飞速发展，高度发达的动车组技术更是为旅客带来了舒适便捷的绿色出行方式。2017年，我们完成了大量复兴号的投放使用，在京津城际和京沪线路上，旅客能体验到350Km/h的运行时速，领略中国速度。同时，伴随着我国高铁建设和运营里程的不断突破，在动车组运用过程中不可避免的会发生各类故障。为了保证旅客的人身和财产安全，确保动车组良好的运行秩序，就需要根据故障呈现出的规律提前采取措施，避免或减少行车故障发生。

动车组运行过程中，其牵引和制动功能的运行状态是最重要的监控对象。一旦动车组发生此类故障，将会影响整个高速铁路线路的调度工作与正点运行情况。本文重点研究CEH3型动车组的牵引故障，解决牵引问题导致高速动车组运行时的安全隐患。

1 CRH3型动车组牵引系统组成

长编动车组牵引传动系统采用8动8拖的动力配置，全列由四个牵引单元组成，每个牵引单元由一台变压器、两台变流器和八个牵引电机组成，全车共计32台牵引电动机。全列轮周牵引总功率为18400kW，最高运行速度为380km/h，最高持续运行速度为350km/h。

1.1 牵引变压器

牵引变压器是动车组主要动力来源之一，如图1-1。变压器的主要电压制式为：额定电压为1AC 25kV/50Hz。其次级绕组为牵引变流器提供电能。电气差动保护、冷却液流量计和电子温度计的主要功能是对主变压器运行状态进行监控和保护。在接触网电压的波动范围内，经过主变压器输出的电压、电流及功率满足动车组的牵引和再生制动的指令。

1.2 牵引变流器

每一个牵引变流器由2 个4 象限斩波器（4QC），一个带串联谐振电路的中间电压电路，1个过压限制器（MUB）以及1个脉冲宽度调制逆变器（PWMI）组成。在变流器中使用的半导体是具有6.5 kV 关断电压的水冷IGBT。 如图1-2.

1.3 牵引电机

长编CRH3型动车组有32 个牵引电机，这些电机被安装在下列动力转向架上：头车01/16，动车03/14，动车06/11 和动车08/09。动力转向架的每一条轮对都装有一个牵引电机（如图1-3），电机被相对于列车方向横向安装在转向架上。牵引电机采用1TB-2019 型号的4极3相异步电机。采用強迫风冷却。采用温度监测方式以保护牵引电机过热。

2 动车组高压牵引典型故障

牵引系统的故障较多，本文选取牵引电机的故障为例介绍一下对于牵引系统故障的处理方案。牵引电机的主要作用是将电能转化成为动能，从而驱动动轮产生驱动力，可以将牵引电机理解为动车组的心脏。牵引电机一旦发生故障，动车组相应的动轮将失去动力。导致降速或者停车的风险。

2.1 牵引电机故障案例

2015年3月17日，有天津开往北京南的C2012次动车组由于报8车牵引电机温度感应故障，代码293A，计划折返C2019次启用北京南站热备的动车组担当。这起典型的牵引电机故障现象，其描述如下：“电机1和电机2的温度传感器同时故障，或电机3和电机4的温度传感器同时故障，则TCU暂时封锁逆变器，输出牵引转矩为零，CCU不限速。如果电机定子温度传感器故障在10分钟后仍存在则认为电机温度传感器永久故障，TCU永久封锁逆变器，除非软件复位变流器，输出牵引转矩为零，CCU不限速。故障代码如下：

293A 叠片牵引电机2： 温度感应故障 （Maintenance）

293B 叠片牵引电机3： 温度感应故障 （Maintenance）

293C 叠片牵引电机4： 温度感应故障 （Maintenance）。”

（2）故障原因分析

TCU通过Compact Pt100得到电机MVB原始温度数值。在Compact Pt100工作正常的情况下，如果来自MVB的定子温度数据读取错误，则TCU认为电机定子温度传感器故障。电机定子温度上升过快，超过最大的温度上升率上限，是电机温度传感器故障所致，此时得到的电机定子温度值不可信。在温度传感器故障恢复以前，TCU会将此电机定子温度值剔除，不会再用此电机的定子温度值进行超温判断。电机1和电机2的温度传感器同时故障，或电机3和电机4的温度传感器同时故障，则TCU暂时封锁逆变器，输出牵引转矩为零，CCU不限速。如果电机定子温度传感器故障在10分钟后仍存在则认为电机温度传感器永久故障，TCU永久封锁逆变器，除非软件复位变流器，输出牵引转矩为零，CCU不限速。

2.2 应急处理与维修方案

用Monitor检测以下四个电机定子的温度，通过对比分析可以判断出故障位置；检查COMPACT Pt100 温度传感器输入接线有无松动。当动车组处于静止停车状态时，通过主控制器的零位确认使牵引系统自动恢复；如果频繁发生故障或者无法恢复：在“开关，牵引”页面上切除牵引变流器；大约30s后闭合真空断路器；动车组以减少25%的牵引功率运行。当列车处于运行状态时，如果频繁发生故障或者无法恢复：在“开关，牵引”页面上切除牵引变流器；大约30s后闭合真空断路器；动车组以减少25%的牵引功率运行。动车组在检修时，首先用Monitor检测以下几个电机的温度，对比分析后找出故障发生的位置，第二步检查COMPACT Pt100模块中的温度传感器输入位置的接线有无松动，安装是否正常，排除异物撞击的可能性；第三步是检查COMPACT Pt100模块的功能和状态是否正常，不正常时则需要更换；第四步是检查牵引电机的各个温度传感器是否故障，利用万用表检查接线是否存在短路以及断路的情况，检查传感器的阻值是否符合标准，有不正常的测量结果则需要更换。

3 结语

牵引电机是动车组的关键大部件，其发生的每一条故障对于动车组的安全运行均存在严重的影响，因此对于牵引电机故障的统计、整理、分析和风险研判尤为重要，在应用中不断地积累经验，以实现动车组运用工作的高效性，安全性。