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1、摘 要动车组牵引变流器作为牵引传动系统的关键部件，其性能质量直接关系到动率缎的安全正点运行。在动车组运用检修时。必须对牵引变流器发生的故障进行全面的故障分析，记录故障现象，找到排除方法，深入分析原因，制订预防措施，从而减少动车组牵引变流器故障率，提高故障判断处理效率，最终达到提高动车组运用质量的目的。关键词：动车组；牵引变流器；故障分析；运用质量目录摘 要I第2章 动车组概况32.1动车组的发展32.2动车组故障分析42.3故障分析目的42.4故障分析程序5第3章 牵引变流器的故障分析83.1牵引变流器的概述83.2牵引变流器动作及控制原理103.2.1牵引变流器的结构和功能113.3 牵引变
2、流器的故障113.3.1故障分析113.3.2牵引变流器的故障分类及其紧急处理17第4章 变流器故障的改进方法204.1典型故障204.2牵引变流器故障调查处理流程20第5章 致谢22参考文献:23第1章 绪论说到动车组，我想大部分人都已经不再陌生了，最近热议纷纷的武广高铁再次充分的调动了民众对其的兴趣，动车组，中国铁路现在最流行的词语，在2007年中国铁路第六次大提速广泛运用于中国各铁路干线。和普通火车机车相比，动车组具有双向运行能力。是城际和市郊铁路实现小编组、大密度的高效运输工具，以其编组灵活、方便、快捷、安全，可靠、舒适为特点备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐。动力分散电动车
3、组的优点是,动力装置分布在列车不同的位置上,能够实现较大的牵引力,编组灵活。由于采用动力制动的轮对多,制动效率高,且调速性能好,制动减速度大,适合用于限速区段较多的线路。另外,列车中一节动车的牵引动力发生故障对全列车的牵引指标影响不大。动力分散的电动车组的缺点是:牵引力设备的数量多,总重量大。动力集中的电动车组也有其优点,动力装置集中安装在23节车上,检查维修比较方便,电气设备的总重量小于动力分散的电动车组。动力集中布置的缺点是动车的轴重较大,对线路不利。动车的技术发展主要表现在功率、速度和舒适性的提高、单位功率重量的降低以及电子技术的应用等方面。动车组今后还将不断发展，特别是世界各国正在发展
4、市郊铁路与地下铁道过轨互通，构成城市高速铁路网，动车组在其中将会起到主力军的作用。动车发明了，单节车厢会动了。由动车编成的动车列车和与无动力车厢混编的列车也有了。编组灵活，加速能力强，有些动车、动车列车或混编列车甚至两头都有司机室，不用专门的调车作业就能往返运行。早期的动车各节自成体系，不能相互操作，列车中每节动车都要有人操作。然而通勤线路九曲十八弯，通勤列车又走走停停，即使是经验丰富的老司机之间的配合也难免会出差错，一旦前车猛然减速而后车刚好加速，又寸到弯道上。频繁的脱轨事故使得动车列车编组只能很小，这大大扼杀了动车编组灵活的优势。好在车到山前自有路，一项来自新型电力机车的技术重联砸碎了动车
5、发展的枷锁。重联，指用特定手段将兼容机车的联系在一起，由一个司机室操纵。最常见的手段是用一组重联电缆连接多台同系列机车的操控系统或动力系统。动车由电力机车发展而来，产生于电力机车的重联技术也很快用于动车列车。从此，动车列车与无动力车厢混编的列车可以由一个司机全面操控了。从此，动车组诞生了。第2章 动车组概况2.1动车组的发展德国是最早制造和运用动车的国家，制造技术一直领先。1903年7月8日，首先运行了由钢轨供电的动车组1，由4节动车和2节拖车编成。同年8月14日，又运行了由接触网供电的动车组，这是世界上第一列由接触网供电的单相交流电动车组。同年10月28日，西门子公司制造的三相交流电动车进行
6、了高速试验，首创时速210.2公里的历史性记录。常见的动车组有日本新干线，德国ICE，法国TGV，欧洲之星，瑞典X2000，美国ACELA，中国的蓝箭，中原之星，中华之星，新曙光，香港KTT 从1998年我国第一列商用动车组在南昌铁路局运营以来，目前已有几十列动车组奔驰在全国万里铁道线上，成为铁路运输一道亮丽的风景。正如一位铁路资深老专家所说，动车组的运营，不仅为我国中短途客运增加了一种新型的铁路交通工具，更重要的是它为铁路运输带来了新的活力。动车组虽然在我国真正投入商业运营的时间并不长，但其良好的发展前景已被国内外普遍看好。国外经验表明，除了中长途运输外，在中短途运输、大城市近郊、大城市与卫
7、星城市之间，铁路客运的作用仍然不可忽视。随着我国城市化进程的持续发展和城市化水平的不断提高，城市的数量不仅要增加，城市的规模也在不断扩大，未来城际间的客运市场潜力巨大。在城市交通体系中，轨道交通以其用地省、运能大、速度快、节约能源、减少污染、运行经济、安全性好等优点，越来越受到人们的重视。 据专家预测，未来的城市轨道运输由“地铁+轻轨+市郊动车组”的模式组成，构成一个由内向外、层层分流的立体交通网络。即在市区采用地铁运输，人口相对较少的地区采用轻轨，在城市周围和市郊采用动车组。这种组合的优点是：地铁运量大，可将密集地区的人流迅速分散出去；轻轨车运行时间机动，可灵活应对不确定的客流；市郊出行距离
8、加大。2.2动车组故障分析随着高速铁路的发展，高速列车的速度越来越快，结构和功能也越来越复杂，运用的环境更加恶劣。但是我们往往在重视提高其速度的同时忽略了系统的可靠性问题，所以动车组运行以来故障频发甚至造成了人员伤亡的重大事故。因此，为了提高动车组关键设备的寿命和可靠性，降低维修费用，减少事故发生，有必要对其进行系统的可靠性分析。FMECA(Failure Mode, E1Tects and CriticalityAnalysis)是一种工程上常用的可靠性分析方法川，本文就是采用了这种方法对CRH3C高速列车的故障数据进行了分析探讨，进而指出系统的薄弱环节和关键项目。并以此为依据，提出改进措施
9、和建议。故障问题是可靠性工程的核心问题之一，故障分析是可靠性工程的技术基础。故障问题贯穿于产品的整个寿命周期中，在产品投入使用后，对故障产品进行故障分析也是可靠性工程中极其重要的一环。这不仅因为故障分析可以对可靠性工程的整个过程有效的做出实际的检验和评定，而且，最重要的是需要故障分析提供使用现场的许多真实信息与数据，作为可靠性设计和可靠性试验以及评审的依据。2.3故障分析目的所谓故障分析就是对产品的常见故障进行分析，鉴别其故障模式、故障机理、故障的影响及其后果。故障分析的最终目的有三个:1.根据产品的故障现象，追寻其故障原因，以便于排除故障，改进设计;2.分析产品的失效规律，预测产品的寿命和可
10、靠度，以便采取措施预防故障的发生，提高产品的可靠性和有效利用率;3.通过故障分析，找出关键故障模式，确定各种故障的危害程度，从而合理的制定维修计划，采用适宜的维修方式。高速列车故障的可靠性分析就是根据故障模式、故障机理、故障的影响及其后果的严重程度，分析动车组各个关键零部件的失效规律，预泌关键零部件的寿命分布模型和可靠性指标，从而采取有效措施，提高高速列车的可靠度。并通过危害度以分析，确定动车组关键零部件的维修方式。2.4故障分析程序对产品进行故障分析通常按如下程序进行:1.现象调查，掌握原始资料及数据在产品寿命周期的各个阶段有不同形式的FMEA，在使用阶段我们把他叫做统计FMECA，即分析研
11、究产品使用过程中实际发生的故障、原因及其影响。本论文主要研究京津城际列车在运营过程中以及一级检修过程中所发现的故障问题。CRH3C型动车组自京津城际投入运营以来，运行情况总体较好，但由于我国缺少对该车型动车组的运用检修管理经验，前期发生的几起故障，应急处理不当，对京津城际高铁的运输带来一定影响。本论文将对配属北京动车段的20列CRH3C，CRH3001C，CRH3016C,CRH3018C，CRH3021C动车组的常见故障及其产生的原因做简要分析，提出应急处理办法，对更好地管好用好京津城际列车具有一定的指导性。由于在动车段收集到的这些原始数据来源复杂、故障类别繁多，信息丢失等原因，需要对原始数
12、据进行预处理，我们选取信息量大且累积走行公里数相近的列车作为研究对象。2.故障模式鉴别对于一个产品进行可靠性分析，首先要明确故障(失效)的定义，不同的故障(失效)定义将会得到不同的可靠性指标量值，因而导致可靠性评定结果也不一样。在GB3187中，失效(故障)的定义为:“产品丧失规定的功能。对可修复产品通常也称故障。”而故障模式是故障的表现形式，如受电弓支架断裂，制动闸片过度磨耗，动车牵引丢失等等。一般在研究产品的故障时往往是从产品的故障现象入手，进而通过现象(即故障模式)找出故障原因。故障模式是FMECA分析的基础，同时也是进行其他故障分析的基础之一。机车车辆常见故障模式有工作状态不正常或作用
13、不良、指标超差、物理损伤(磨损、表面损伤、腐蚀、变形、尺寸超差、裂纹、断裂、损坏、加工及材料缺陷、电损伤)、堵、漏、脏、潮、缺等等。3.故障原因分析根据动车段故障一记录中对故障的描述，以及通过调研，找出引起该故障模式的主要原因。如动车组牵引丢失，其原因有很多，可能是零部件损坏，也可能是软件故障或者通讯故障，不同的故障原因对系统产生的危害程度不一样的，所以采取的维修方式也不一样。 4.故障影响分析系统中各产品的故障模式产生的最终影响往往是不同的，为了划分不同故障模式产生的影响的严重程度，在进行故障影响分析之前，一般需要对影响的后果等级进行定义，从而对系统中各故障模式按其严重程度进行分级。依照我国
14、有关事故分级标准，一般可将事故分为4个级别。由于京津城际对运营安全性和正点到达性要求很高，所以这里将判别标准提高，也分为4个级别(见表2-1) o级别名称说明I.严重事故部分路段15 min以上停运/列车救援/设备重大损坏/有人员死亡II.重大事故单列或多列车5-15 min晚点/有清客发生/设各损坏或故障造成立即检修/有人员重伤III.一般事故单列或多列车2-5 min晚点/设备轻微损坏或设备故障但可控制运行/列车终点回库检修/有人nri轻伤IV.轻微事故单列或多列车2min内晚点/设备故障，但不影响当日止常运营，运营结束后非计划性维修/有人员轻微受伤表2-1京津城际事故严重等级划分(A1)
15、 55.风险分析风险分析的目的是按每一故障模式的严重程度及该故障模式发生的概率所产生的综合影响来对其分类，以便全面的评价各故障模式的影响。CA可以分为定性分析法和定量分析法两种。如果不具有产品故障率数据，则应选择定性分析法;反之，若具有可利用的产品故障数据时，则应以定量分析法来计算和分析危害度数值，通常借助图形工具来辅助分析。 6.提出预防性措施在确定出故障机理和原因以后，应针对性的提出消除产生故障诸因素的措施和建议，即应该采取哪种维修方式来消除故障。对于磨耗件应该提出相应措施尽量提高其耐磨性和使用寿命。第3章 牵引变流器的故障分析3.1牵引变流器的概述牵引变流器主要用于控制4台牵引电机的电源。武广客运专线的CRH2C型动车组有6台牵引变流器，分别安装在2，3，4，5，6和7号车的底盘下。CRH2C型动车组牵引变流器的主要构成为功率单元、过压抑制可控硅单元、充电单元、真空交流接触器、电阻单元、交流电压传感器、交流电流传感器、无触点控制装置(变流器控制单元、控制电源单元和电动送风机等。其中，功率单元包括主开关元件IGBT或者IPM(因形式不同其使用的元件与数量亦不同)和滤波电容器。过压抑制可控硅单元包括过压抑制可控硅栅级驱动电路和直流电压传感器(DCPT。充电单元包括滤波电容器预充电用接触器
