车辆段柔性接触网烧灼故障分析及优化措施

陈勇

摘要：本文介绍了一种上盖型车辆段中城市轨道车辆停车股道柔性接触网出现烧灼点问题的解决措施，结合理论分析以及试验测试分析，探讨车辆段柔性接触网烧灼点形成原因，并提出优化措施，为今后地铁车辆段中的柔性接触网相关故障分析及优化提供参考。

关键词：车辆段、柔性接触网、城市轨道车辆

1. 研究背景

近年来随着我国城市化进程的飞速发展，城轨轨道交通系统建设已进入了一个新的时期，越来越多的城市开始修建地铁[1]。车辆段、停车场作为地铁车辆停放、检查、整备、运用和检修的管理中心场所，是城市轨道交通系统的重要组成部分。由于柔性接触网更适用于地面高速运行线路，且对检修人员作业相对安全，故车辆段内大多采用柔性接触网[1]。本文针对国内某上盖型车辆段中城市轨道车辆停车股道柔性接触网出现的接触网烧灼故障（如图1），从HSCB闭和与升弓配合关系方面进行了系统性的调查与分析，在分析出故障原因后针对性的提出优化措施并进行试验验证。

图1 接触网故障点

2. 高速断路器（HSCB）控制逻辑分析
   1. 高速断路器（HSCB）控制逻辑分析

目前车辆HSCB闭合逻辑中当受电弓离开降弓指示器，VCU激活HSCB闭合命令，牵引系统的预充电接触器和线路接触器在检测到网压后1S开始闭合。

受电弓接触到触网那一刹那存在电流信号，此后到牵引充电前都不会存在电流信号。受电弓一次性升弓到位的电流信号如下图：

图2 受电弓一次性升弓到位的电流信号

通过示波器观察到受电弓出现疑似跳弓的异常电流信号。

图3 异常电流信号

在实际运营过程中观察到在极端情况下，受电弓在升弓过程中刚接触到触网时会存在偶然的跳弓或者弓网接触不稳定的现象，此时牵引系统预充电接触器已闭合开始充电，可能引起受电弓带载进而产生拉弧灼烧触网。

2.2高速断路器（HSCB）控制逻辑优化

为防止这一现象发生，车辆设计方对HSCB闭合时序逻辑进行优化。优化后的升弓逻辑为受电弓升弓且检测到网压后，延时6s后再闭合HSCB,然后再闭合牵引预充电接触器充电，最后再闭合线路接触。避免因刚升弓时出现跳弓或者弓网未稳定而投入负载导致灼烧触网的可能性。

2.3软件更改前后的对比验证

为验证对HSCB闭和逻辑优化后是否可解决车辆段接触网烧灼问题，选取5列车进行车辆受电弓升弓试验，即车辆在接触网无烧灼点的停车股道进行反复升降弓动作，观察升降弓后接触网是否会产生灼伤点。

软件更新前测试数据如下：

序号	列车号	软件版本	测试次数	股道	接触网状态
1	T23	未更新	33	26	Mp1受电弓上方触网存在灼烧点
					Mp2受电弓上方触网存在灼烧点
2	T08	未更新	50	26	Mp1受电弓上方触网光滑无灼烧点
					Mp2受电弓上方触网光滑无灼烧点
3	T13	未更新	14	28	Mp1受电弓上方触网存在灼烧点
					Mp2受电弓上方触网光滑无灼烧点
4	T41	未更新	46	28	Mp1受电弓上方触网存在灼烧点
					Mp2受电弓上方触网存在灼烧点
5	T01	未更新	96	26	Mp1受电弓上方触网存在灼烧点
					Mp2受电弓上方触网光滑无灼烧点

T01、T08、T13、T23、T41基于未进行逻辑优化的列车控制软件进行受电弓升降弓试验，其中T01、T23在26股道，T13、T41在停车股道进行试验后，接触网出现了灼烧点,如图：

图4 接触网烧灼点

软件更新后测试数据如下：

序号	列车号	软件版本	测试次数	股道	接触网状态
1	T23	已更新	35	28	Mp1受电弓上方触网光滑无灼烧点
					Mp2受电弓上方触网光滑无灼烧点
2	T08	已更新	60	26	Mp1受电弓上方触网光滑无灼烧点
					Mp2受电弓上方触网光滑无灼烧点
3	T13	已更新	36	26	Mp1受电弓上方触网光滑无灼烧点
					Mp2受电弓上方触网光滑无灼烧点
4	T41	已更新	35	28	Mp1受电弓上方触网光滑无灼烧点
					Mp2受电弓上方触网光滑无灼烧点
5	T01	已更新	64	28	Mp1受电弓上方触网光滑无灼烧点
					Mp2受电弓上方触网光滑无灼烧点

T25基于V2.06在停车道进行了64次试验，Mp1接触网无灼烧点,接触网表面很光滑,如图：

T01、T08、T13、T23、T41基于已进行逻辑优化的列车控制软件进行受电弓升降弓试验，接触网无灼烧点,接触网表面很光滑，如图：

图5 试验后接触网

根据调查和测试结果，在车辆未进行软件逻辑优化的情况下，车辆升降弓测试结果显示接触网偶尔存在灼烧情况；在对车辆HSCB逻辑进行优化升级后，车辆升降弓测试结果显示接触网不存在灼烧情况，且接触网很光滑，此次的软件更改测试证明通过优化HSCB闭和逻辑能解决接触网灼烧问题。

3. 结论

本文针对车辆段接触网出现的部分烧灼情况，从高速断路器控制逻辑方面进行了系统性的调查与分析。通过高速断路器闭合逻辑与受电弓升弓时间对比研究发现，当受电弓脱离降弓指示器后，VCU激活HSCB闭合命令，弓网达到稳定接触的整个过程约持续5s，故通过更改软件逻辑延时闭合HSCB，在受电弓升起后，列车形成有高压逻辑6s后闭合高速断路器。通过此种方式将受电弓升弓到位后再闭合高速短路器，减少车辆对接触网的放电损伤。结合理论分析以及试验数据判定触网灼烧原因为高速断路器闭合逻辑未与受电弓接触网工作适配，为后续车辆段出现接触网烧灼问题提供了调查思路及相应的问题解决措施。

参考文献

[1]赵长龙,陈凯.上盖车辆段、停车场架空刚性接触网悬挂方案研究[J].电气化铁道,2020,31(S1):60-63.

个人简介：姓名：陈勇  出生日期：1982年  性别：男  籍贯：江西宜春  学历：硕士研究生

职称：高级工程师  研究方向：技术研发及管理工作