西安地铁2号线车辆风源系统典型故障分析及整改

贺延芳 胡晓博

(西安市地下铁道有限责任公司运营分公司 陕西 西安 710016)

西安地铁2号线列车采用6辆编组(3动3拖)，两端为带司机室拖车(Tc),中间为拖车(T)、动车Mp车(带受电弓)和动车M车(不带受电弓)，每个车型均配备一套制动系统，2台空气压缩机布置在2个Tc车(见图1)，车辆采用日本NABTESCO公司生产的制动系统，该系统采用车控方式，优先使用电制动，电制动不足由空气制动补充。风源系统为全列车制动系统、空气弹簧等使用压缩空气的装置提供压缩空气[1]。

图1 西安地铁2号线列车示意图

1 风源系统简介

风源系统主要由以下部件组成：电动空气压缩机组、电动空气压缩机组的启动装置、冷却器、干燥器、滤清器、储风缸、安全阀、总风压力开关(包含于制动控制单元,即BCU中)、压力调节装置等。

1.1 电动空气压缩机组

每一列车设2套电动空气压缩机组，机组启动由压力调节器控制，空气压缩机空载启动。采用往复式驱动空气压缩机组。空气压缩机由三相AC380 V交流电动机驱动(见图2)，电动机和空气压缩机之间的联轴节采用弹性结构。采用空气冷却，齿轮泵强行润滑[2]。其电机技术参数如表1所示。

图2 电机图

参数项目参数值方式 3相,鼠笼式电级数4电压 AC380 V功率 6.5 kW速度 1 450 r/min绝缘 F级

1.2 空气干燥器

在空气压缩机组和总风缸之间还设有容量合适的空气干燥器，使送至总风缸的压缩空气得以净化。空气干燥器与空气压缩机的供给量相匹配，其型式为真空丝膜式。

1.3 其他部件

其他部件包括空气滤清器、压力调节器和储风缸以及安全阀等。

2 控制原理

为确保风源系统正常工作(特别是电气装置)，启动时需同时启动AC380 V电源和DC110 V辅助电源；停机时，空气压缩机停机5 s后才能切断辅助电源(DC110 V)，因为排水电磁阀需在停机时进行排污[3]。一般来说，风源系统控制模式有3种，其原理图如图3所示。

2.1 正常控制模式

正常情况下，风源系统的启停和控制管理通过压力开关来实现。当总风压力小于(800±20)kPa时，2台空气压缩机同时工作。总风压力大于(900±20)kPa后停机。

从图3可知，2、5车空气压缩机起动装置内的压力开关属于并联关系。只有在2个压力开关都断开的情况下空气压缩机才会停止工作。若其中1个压力开关在正常压力范围内未断开，则会导致2台空气压缩机继续工作。

图3 空气压缩机启停控制原理图

在空气压缩机同时启动、断路器CMSN闭合的条件下，只要2个车的压力开关不同时断开，则2台空气压缩机都动作。进一步说明，在此情况下，2车压力开关的状态不仅可以控制2车空气压缩机的启动停止，也可以控制5车空气压缩机的启动停止。同理，5车也类似。

在空气压缩机同时启动断路器CMSN断开的条件下，本车的压力开关只控制本车的空气压缩机，即2车的压力开关只控制2车空气压缩机的启动停止，5车空气压缩机只控制5车空气压缩机的启动停止。

综上所述，将空气压缩机的动作逻辑总结如表2所示。

表2 空气压缩机的动作逻辑表

2.2 SIV(辅助逆变器)故障模式

当车辆SIV出现故障时，与其相对应的一台SIVFR继电器无法得电接通，启动装置将通过时间继电器CMTR接通控制回路，并延时3 s后启动另一台空气压缩机。

2.3 强泵控制模式

当车辆强迫启动空气压缩机按钮按下后，空气压缩机开始工作，但是该操作可能会造成风缸压力快速上升，导致安全阀动作保护。

3 风源系统典型故障分析及整改措施

西安地铁2号线开通以来，在检修以及运营的过程中发现多起风源系统的故障，较为典型的有双针压力表管路缺陷、风源系统供风时间极度延长、空气压缩机油乳化等，针对这3类问题，进行原因分析，提出整改措施，以降低风源系统的故障率。

3.1 双针压力表气源管路缺陷

双针压力表在漏风维修及定期校验、保养拆装时，气源管路中常出现风管扭曲变形，导致风管损坏、漏风等问题，这主要是由于风管为紫铜管，不能产生形变引起的，这个缺陷对双针压力表的更换与校验带来了一定的困难。

整改措施：去除紫铜管，使用不锈钢管分别与从车底部接入司机室的总风管、制动管连接，将不锈钢管另一接口延伸至检查窗口部，制作直角板将其固定；再使用高压软管将不锈钢管与双针压力表连接，如图4所示。在拆卸双针压力表时可以在检查窗口部拆卸高压软管，随后就可以直接将双针压力表拆除，取下双针压力表后，再拆除双针压力表上的高压软管，该项措施使双针压力表气源管路拆卸简单、便捷。

图4 双针压力表气源管路整改示意图

3.2 风源系统供风时间极度延长

风源系统供风时间极度延长，也可理解为空气压缩机打风不止，该故障通常由以下2点原因所致。

(1)空气压缩机压力开关故障

该压力开关为Z010B 型压力开关，是电动空气压缩机的调压器，通过监测主风的压力来切换电动空气压缩机的自动控制信号。如果压力下降至(800±20)kPa，则使电动空气压缩机运行；压力上升至(900±20) kPa，则使其停止运行。其动作点原理如图5所示。

图5 动作原理图

由图3可知，空气压缩机打风不止即空气压缩机主回路一直处于得电状态，可以推断是由于主触点(CMK)未断开所致。主触点(CMK)未断开可能有两方面原因：一是空气压缩机接触器主触点卡滞；二是控制回路中空气压缩机接触器线圈一直处于得电状态，由于空气压缩机的工作方式是同时启动，可推断故障发生时至少有一个压力开关未断开，更换压力开关即可。

(2)气管路系统严重漏风

列车风压过低，无法满足紧急制动或停放制动的缓解压力(低于600 kPa或700 kPa)，ATI(车辆信息装置)显示空气压缩机持续动作，但列车风压无法上升；说明列车主管路泄漏量过大，列车漏风严重，空气压缩机正常打风的供风能力无法弥补列车的泄漏量，列车存在紧急制动和停放制动施加的风险。检查气管接头装配是否松动或更换气管卡套，以排除泄漏。

整改措施：

(1)加强员工检修质量，在日检及其以上修程中，对气管路系统中所有的风管、截断塞门等部件进行检修；检查空气压缩机螺杆等是否有机械磨损、截断塞门是否处于正常位置；耳听管路有无漏气；检查压力开关是否正常。

(2)优化修程内容，在每个均衡修B中对空气压缩机滤芯进行吹尘，该修程的作业周期为3月/次。

(3)作业指导书进一步细化相关检修方法及检修标准。

(4)重新梳理维护手册，对有明确寿命周期的部件纳入相应修程，研究应对相关部件寿命到期后造成隐患的措施。

3.3 空气压缩机油乳化

在检修的过程中，发现多起空气压缩机油乳化现象。产生空气压缩机油乳化的主要原因是在空气压缩机工作的过程中，气缸内的气体含有部分水蒸汽，可能随着曲轴的作用混入机油，导致空气压缩机油变质乳化。空气压缩机油乳化容易造成空气压缩机润滑不良，使运动部件摩擦加剧，造成密封橡胶圈失效，可能引起空气压缩机油泄漏。此外，由于乳化的机油含水量较高，水分在气缸中无法排出，易使气缸体发生腐蚀，降低空气压缩机的使用寿命，较为直观的表现形式为空气压缩机工作时会发出不正常的噪声和敲缸现象[3]。

整改措施：在保证空气压缩机滤芯满足要求后，人为增加了空气压缩机干燥器的排气量，延长空气压缩机打风时间，增加空气压缩机的工作效率；增加干燥剂干燥时的用风量，将干燥剂吸收的水蒸汽通过再生被清除。

4 总结

通过对以上3类风源系统典型故障进行多次试验和探讨分析，提出了有效的解决方案，对存在的问题进行整改，取得了显著效果，降低了制动系统的故障率，提高了电客车的服务质量，为地铁车辆的平安运营，提供了有力的保障。