地铁牵引电机故障原因分析

地铁牵引电机故障原因分析

谢方园

苏州市轨道交通集团有限公司 江苏省苏州市 215000

摘要：随着我国城市经济水平的快速提升，城市地铁交通建设取得了前所未有的进步，而牵引电机是城市地铁交通系统中的一个关键部件，其运营水平对提高城市地铁交通发展水平有着十分重大的实际意义。本文通过对当前城市地铁交通中常用的电动机和牵引设备的故障情况的调研，对有效诊断地铁列车牵引故障的相关技术进行了分析，同时阐述具体性的维修技术，旨在推动我国地铁行业的不断进步。

关键词：地铁车辆；电机牵引故障；诊断技术；维修技术

在地铁交通车辆的日常运营中，其电动机容易出现失效，从而降低了列车的安全性与可靠性。而对于这类问题，只有快速的诊断和维修，方能防止同类问题再度出现。为此，对城市地铁交通中的电动机和牵引系统的故障进行研究是至关重要的。

1地铁车辆牵引电机中存在的主要故障

地铁交通用机车牵引电动机常见的故障有：1）电动机上电后，电动机不能正常运转。在列车上，如果电动机在起动后不能工作，并且没有任何的异样，比如冒烟、异响和异味，说明电流很低，不能适应电动机的工作要求。产生这种现象的根源是：由于电动机供电的质量差，导致了低电流；或者是过流保护调整不当，使供电不能正常工作而引起的失效；也有可能是由于高温引起保险丝熔化的情形而不能正常工作[1]。2)在地铁交通工具上运行时，列车上所发生的各种故障。在城市地铁交通中，由于供电电压较高，在长期高负载运行下，经常会发生异常噪声。另外，也有可能是马达的定子油偏少，从而出现异常现象。此外，在运行时，由于电动机的内部存在问题，或由于铁心的松弛与变形，导致了列车运行时的振幅过大。

2分析诊断地铁车辆电机牵引故障的技术

2.1声音诊断技术

在对电动机进行故障检测时，首先要确保电动机在无负荷情况下工作，然后才能对电动机的工作状况进行分析与诊断。通常，电机内的速度是同步的。在对电机的工作状况进行判断时，可以采用给定的速度来判断电动机的工作状况，这样就能确保试验的科学、合理。在试验过程中，必须对各种参数进行分析，以确保试验中的试验数据的精度。在此基础上，通过对地铁机车电机的振动特性的研究，实现对地铁机车电机振动的全面与科学的诊断，为地铁列车的安全运行打下坚实的基础[2]。以某电动机发生异响为例子，在诊断过程中，先根据运行中的噪声来判定，再利用声学比对方法展开进一步的诊断，最终获得试验结果。在进行试验时，应确保电动机在额定频率或者在低频段工作。具体的检查过程有两个方面：1）对电机进行科学拆解，检查其内部结构。通过对此工艺实例的分析，得出电动机内润滑脂有硬化的情况，并且储量很小，使电动机工作时产生了很大的摩擦力。此外，电机内侧的滚珠表面已经锈蚀，抹去润滑脂后，在一些滚珠表面上看到数个大小不等的凹槽。2) 通过对电机的内在故障展开分析，找出引起锈蚀的主要因素。通过对其进行综合的研究，得出了在电动机正常运行期间，湿气伴随着气体渗入到电动机的轴承室中，久而久之，就会产生腐蚀反应。通过与内环面凹痕的比较，可以看出，在电机转子装配时，内环表面受到磨球的拉伸，随着马达的长期运行，摩擦会不断增大，从而产生凹痕。

2.2电机体诊断技术

为了更全面、更准确的了解列车的运行状况，提出了一种基于电磁轴承的列车牵引电机的振动检测方法。特别地，在运用电磁振动故障检测方法中，对电机的振动幅值进行了检测[3]。通常，它的振幅都是通过在电机本体的横向上用一个弹性悬挂来测量，或者在电机本体的竖直方向上检测。在进行电磁轴承的振动故障检测过程中，工艺维护人员要重视排除外部其它因素的影响，以确保检测的精度。

2.3温度诊断技术

从当前的情况来看，通常采用商业磁铁PT100型温度传感器来精确测量电机轴承的温升。首先，把电机关好，让它安静一会儿，让它的温度上升；其次，采用市售的PT100型磁铁式测温装置测量轴承的温升；第三，判定和第二个试验，比较两个试验的结果，以此来判定电动机是否发生了温度升高问题。此外，也可以采用一般的 UTI方式，利用单片机获得PT100与基准电阻的比值，从而获得其工作温度。

3维修地铁车辆电机牵引故障的技术分析

3.1结合实际情况，构建故障表格

故障类型结构表的建立主要是为了对各类失效进行归纳和分类，从而有效地提升维护工作的效率与品质。针对目前在地铁交通列车检修工作中，单纯依靠故障诊断方法来判定某一特定的故障并不完全，而且还存在多种故障并存的情况[4]。所以，单纯从故障诊断和人的叙述中，很难准确掌握列车牵引电机的实际故障。但是，利用建立故障种类构造表，可以依据这张表，将目标电机曾经发生过的故障和引起故障的根源都了解清楚，这样才能更好地了解故障的种类和具体的故障原因，从而提升故障处理的品质与效率。

3.2处理电腐蚀故障的有效技术

在城市地铁交通中，电机的异常是最常见的，它会对地铁车辆的牵引电机造成很大的影响，并且引起异常的主要原因是由于电动机的轴承发生了电腐蚀，从而导致更多的故障。解决此问题的方法有四个方面：1）降低反相逆变材料的负极值及电磁干扰容量。这一维护措施是依据地铁车辆的线路的原则及构造来进行的，有关的技术维护工作，要与具体的环境相适应，选用适当的换流器负向电磁干扰变容，并通过对轴承的电流路径进行优化，从而达到减小电压的目的，以此实现消除电动机轴承异常故障的目的

[5]。其实施过程为：一是根据实际状况，合理地选取电磁干扰容量；其次，要合理的设置 EMI电容，通常可以把它安置在倒相器的正下方，并选用质地柔软和长度较短的导线，比如用铜股等来进行对接，以减小电感值。2)改进接地系统的设计。采用此种技术对地铁交通列车电机轴承的电气腐蚀问题进行分析，必须在满足整车接地规范的情况下，才能正确地调节其接地位置。通常采用在框架与轴端部之间加装接地电阻，这样可以减小感抗，减小电动机的轴承电流与轴电压。3)在逆变系统中加入滤波电路，并对其展开优化。这种装置通常被装在变换器的输出侧，从而减小小冲击下的电压波动速率。

3.3以排除法为核心，处理具体故障

在城市地铁交通列车的牵引电机运行中，电机容易发生各类不同程度的故障，造成有关的检修工作中出现混淆或遗漏的现象。这样，在对地铁交通列车的检修工作中，就能运用排故方法，进行精确检修。特别是，有关的技术维护人员应该制订周期性的维护计划，经常进行轴承的替换，清除杂质等工作，在装配过程中注意润滑脂的涂抹，防止发生事故。在这个工序中要特别指出，刷漆的时候要事先留出足够的距离，减少温升的可能性，另外，在进行电机试验工作的时候，还要对额定速度进行控制，首先要把握最大扭矩[6]。通过对电机最大扭矩的分析与控制，可实现润滑脂与轴承间的充分摩擦，进而提升电机的运行稳定性。在检修过程中注意工艺关键，如温度检测、听电机运转的声响等，以确保检修的质量。

结语

总体而言，确保牵引电机的正常运转，对保障列车运行的安全与稳定有着重要的实际意义。利用噪音诊断方法、温度检测方法等手段，对设备进行科学的故障诊断，运用排除法以及电蚀故障处理等方法进行维护工作，以此来推动我国地铁交通的长远运行。

参考文献

[1]段树华,李小霞,李新.地铁车辆牵引电机超温故障预测技术研究[J].城市轨道交通研究,2024,27(02):277-278.

[2]王烟平.长沙地铁牵引电机轴承跑圈故障分析及改进[J].电机技术,2023,(03):38-42.

[3]卢一鹏,唐春燕,杨存平.地铁车辆牵引电机动力连接器烧损原因分析及改进方案[J].城市轨道交通研究,2023,26(03):221-225.

[4]许俊青,宗志祥,王同慧.上海地铁车辆牵引电机轴承故障分析与预防性维护[J].轨道交通装备与技术,2023,(01):42-45.

[5]李文涛,杨航,王俊伟.地铁车辆牵引电机超温故障预测技术研究[J].现代城市轨道交通,2022,(S1):23-27.

[6]方舟,王烟平.地铁牵引电机故障原因分析及改进措施[J].技术与市场,2021,28(08):47-49.