城轨车辆轴端接地线缆故障分析与处理

陈芳 成荣华

摘要：近年来，我国的城市化建设的发展迅速，目前城轨车辆多采用受电弓受流技术。采用受电弓受流的方式需要通过轨道实现弓网电流的回流，也就是需要将电流从受电弓经由变压器最后通过转向架的轴端接地装置进行回流，因此，需要为特定的转向架配置轴端接地线缆。轴端接地线缆一端设在转向架的轴端盖上，另外一端连接到车体底架上。转向架和车体在车辆运行经过曲线轨道的过程中存在一定幅度的摆动，若对接地线缆长度控制和选型不当，会造成车辆在运用过程中轴端接地线缆断裂，给城轨车辆的安全造成严重的负面影响。本文将对城轨车辆运行过程中的轴端接地线缆故障进行深入的分析和研究，并制定相应的优化解决方案。

关键词：城轨车辆轴端；接地线缆故障分析；处理

引言

随着国家经济、铁路建设和铁路装备制造业的蓬勃发展，城轨产业也开始飞速发展，各大主机厂也在努力向顾客与社会提供安全、可靠、适用的高品质绿色轨道交通装备。而随着城轨相关产品更加多样化，产量需求也逐年递增。密集的车辆落车交付工作，使得车辆缺料、设计变更等带来的问题也日益明显，给车辆状态管控造成了极大的挑战。而现有的车辆状态管控模式大多呈碎片式、孤岛式的管理，缺少联动性，导致车辆状态无法被准确把控，误报漏报的现象时有发生。这种不准确的车辆状态不仅降低了生产效率，同时也严重影响着产品质量，增加了车辆维护成本。为规范车辆状态管控工作，提高车辆状态把控的准确性、及时性，确保车辆生产质量，提升客户满意度，亟需对车辆状态管控工作进行优化改革。本文结合实际生产情况，介绍了普遍容易发生的问题及相对应的多条优化改进措施。

1常见的网络故障及排查方法

1.1设备故障

网络故障如果出现在某个设备上，大多数情况下可判断故障点为该设备。此时，可通过将其与另一个好的设备互换来排除故障，若故障转移，就判断为该设备故障。当网络故障出现在某一节车上，则可以逐一断开这些设备的MVB连接器，若在断开某个设备的MVB连接器后故障消失，则故障点为该设备，更换该设备即可排除故障。在某地铁5号线项目的功能试验过程中，技术人员就遇到类似的设备故障。技术人员发现TC1车辅逆故障，不管是双通道合上，还是切换成A/B单通道模式，除辅逆报红且软件版本无显示外，其余设备均正常。于是技术人员先测量终端电阻，然后再对线路进行校对，检测结果为终端电阻值正常且点位接线正确，故判断MVB网络双通道线路无异常;再将2个TC的辅逆板卡进行互换(供应商配合完成)，发现故障转移，故判定为辅逆板卡本身故障。更换新板卡后重新刷软件，故障消失，网络正常。通过排查，技术人员确定故障为TC1车辅逆板卡设备故障。

1.2终端电阻阻值异常

此类故障在MVB通信故障中较为常见，主要发生在MVB连接器内部。如果MVB连接器内部的电阻短接桥没有剪除干净或者剪错，都会造成网络的不稳定。完整的MVB网络包括列车级网络和车辆级网络，其由多个网络段组成，每个网络段都有2个终端设备，需要在2个设备的2个通道分别设置120Ω的电阻作为终端电阻。车辆网络通信线将这2个终端电阻采用并联的方式连接，稳定的网络电阻值应为60Ω。网络中存在n个设备，每个设备采用MVB电缆连接(实线)，在第一个设备(网络设备1)的一端须连入120Ω的电阻，在最后一个设备(网络设备n)的一端须连入120Ω的电阻，中间位置的其他设备(如网络设备2)则不可连入电阻。

2工作原理

接地系统是提高城轨车辆供电安全性、可靠性以及车辆抗干扰力的重要供电系统。城轨交通车辆接地回流实验要求在落车完成后，整车进入编组前进行。车辆测试均须以节车为单位进行接地和回流实验，通过准确测试回流接地线的碳刷和轮对间的接地电阻来检查接地刷和回流线间的接地连接。城轨车辆上设有2个“地“:一个是车体地，一个是钢轨(大地)，车辆上所有机电设备包括设备外壳，接地点均连在车体地上，车体与钢轨之间通过一个接地电阻相连。每单节车体均通过一个30mΩ的保护性电阻与接地汇流排相连，动车上通过2个转向架的4个轴端接地碳刷装置实现保护接地的回流，TC车通过1轴和4轴的接地碳刷装置实现保护接地回流。接地保护电阻值就是用来衡量车辆接地状态性能是否良好的一个重要测量参数。接地电阻的作用一是将车体地与钢轨相连，使车辆上需要接地的设备外壳、接地点与钢轨相连，起接地保护作用;二是使车体上流向钢轨的电流经过接地电阻，避免电流流过轴箱轴承、电机轴承及齿轮等，防止电流损坏设备;三是当线路意外接地短路时，可以限制短路电流。接地电阻需要有一定的接地电阻阻值，但又不能太大，按《铁路应用机车车辆电气隐患防护的规定(EN50153:2002)》规范，客车接地电阻的最大阻值不应超过50mΩ，现在的城轨项目的接地电阻阻值为30mΩ。

3轴端接地线缆设计方法优化

转向架与车体间轴端接地线缆故障产生的原因很多，涉及到长度设计、线缆选型、轴端固定方案、出线方案等多个设计技术因素，但要从根本上解决轴端接地线缆的故障问题，必须从设计工具、设计验证能力等方面进行提升，仅仅依靠原始的二维理论计算和车辆的小曲线验证无法满足当前设计精度和效率的需求。

3.1三维仿真设计方法

完成转向架轴端接地点以及传感器类线缆位置设计的三维模型后，利用专项开发的３Ｄ仿真软件模拟转向架的转角和车体转角位移，从而确定线缆的极限工况，自动生成线缆的模型和长度。建立计算模型后，通过输入转向架旋转的角度即可以生成不同位置的线缆模型和实体长度，可以比较精确地模拟出线缆摆动到极限状态过程中线缆的状态和需要的最小长度值。

3.2地面柔性布线模拟试验台

软件仿真针对线缆的刚度值设计仍存在一定的偏差，需要通过实物模拟确定最接近实际的线缆状态和长度，因此设计建造了地面柔性布线模拟试验台（图８）对线缆长度进行仿真设计。试验台可进行±１５°以内任何角度的旋转工况试验，采用伺服电机自动控制旋转角度，实现对理论仿真的线缆长度进行验证，保证长度设计更加符合实际运用情况。

3.3接地碳刷与相对应轮对阻值测量

断开+194=11－X104接地装置电缆，连接并测量接地碳刷与相应轮对间电阻值，电阻值不大于8mΩ为合格，测量完成后恢复电缆连接。因项目的不同，如果需要测量的点位较远，低电阻测试仪本身电缆不够长，可通过工艺人员确认后将部分电缆进行延长。原则上接地回流试验不允许将被测电缆进行延长，防止测出的数据有误。

结语

可靠的接地保护是城轨车辆安全稳定的保障，关系着乘客的人身安全和设备的可靠运转，对于城轨车辆的回流接地屏蔽保护主要功能是在保证城轨铁路车辆正常运行中，为其交流电气设备直接提供零点位，并将城轨车辆中每一个交流车体直接当成零点电位等位的势体，城轨铁路车辆中的接地保护回流电路保护系统的设计合理科学与否，对保证车辆电气设备运行的可靠性起到决定性的作用。本文通过对车辆接地回流试验，采用接地电阻转换等效电路的分析计算方法缩短了排除故障点的时间，提高了接地电阻测量阻值的正确性及高效性;同时也提高了员工的岗位技能。

参考文献

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［2］中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．质量管理体系:技术状态管理指南GB/T19017—2008［S］．2008．

［3］中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会．质量管理体系:技术状态管理指南ISO10007—2003［S］．2003．