淺析動(dòng)車(chē)組蓄電池的應(yīng)用

張慶光

摘 要：高速動(dòng)車(chē)組作為我國(guó)重要的發(fā)展項(xiàng)目，有著高效、安全的運(yùn)能體現(xiàn)。并且高速動(dòng)車(chē)組作為科技成果的高體現(xiàn)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能繁多、配件模塊體系大等特點(diǎn)。動(dòng)車(chē)組蓄電池，作為高速動(dòng)車(chē)組極為重要的一類(lèi)設(shè)備蓄電池，為動(dòng)車(chē)組輔助設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸、部分車(chē)載設(shè)備提供電源輸出。本文主要論述，高速動(dòng)車(chē)組蓄電池的故障研究。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車(chē)組 蓄電池 故障處理

1 研究意義與背景

高速動(dòng)車(chē)組的發(fā)展對(duì)經(jīng)濟(jì)具有非常強(qiáng)有力的推進(jìn)作用，也是不斷采用現(xiàn)代科技成果并從低水平向高水平推進(jìn)的產(chǎn)物。高速動(dòng)車(chē)組之所以得到快速發(fā)展并受到世人青睞，是由于高速動(dòng)車(chē)組具有其他交通工具難以比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。一是行車(chē)速度高；二是動(dòng)車(chē)組運(yùn)能大，高鐵車(chē)次的間隔時(shí)間可達(dá)到5分鐘，這是公路和航空做不到的；三是安全性高，列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)是利用成熟的電子技術(shù)和智能化軟件所集成的，能確保兩列車(chē)間的安全距離；四是全天候運(yùn)行，高速列車(chē)可以全天候運(yùn)行，不受雨、雪、霧、風(fēng)的影響；此外還具有能耗低、節(jié)約用地、環(huán)境污染輕、舒適度高等特點(diǎn)。

鐵路高速技術(shù)的發(fā)展主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠滿足旅客對(duì)縮短旅行時(shí)間需求，舒適方便且經(jīng)濟(jì)性良好。為了保證動(dòng)車(chē)組能夠安全有效的在高鐵線路上運(yùn)行，針對(duì)與動(dòng)車(chē)組運(yùn)行故障的整理、統(tǒng)計(jì)和分析則成為了一項(xiàng)非常重要的工作。

2 動(dòng)車(chē)組蓄電池的功能與應(yīng)用

動(dòng)車(chē)組的蓄電池是車(chē)組上非常重要的一類(lèi)設(shè)備，蓄電池為高速動(dòng)車(chē)組的輔助電源設(shè)備，為列車(chē)控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等負(fù)載提供DC110V電源。同時(shí)，當(dāng)列車(chē)遇到特殊情況，處于無(wú)網(wǎng)壓狀態(tài)時(shí)，按照要求蓄電池要保持車(chē)組應(yīng)急通風(fēng)至少大于90分鐘，其余應(yīng)急用電如應(yīng)急照明、應(yīng)急顯示、維修用電、通訊及其控制等輔助設(shè)備在120分鐘時(shí)間內(nèi)保持運(yùn)行狀態(tài)。而蓄電池一旦發(fā)生故障，那么動(dòng)車(chē)組的升弓供電作業(yè)，日常低壓供電功能均無(wú)法順利完成。

3 動(dòng)車(chē)組蓄電池故障

蓄電池箱及電氣組件的典型故障、原因分析，以及處理方案：（如表1-1）

4 動(dòng)車(chē)組蓄電池典型故障分析

4.1 故障現(xiàn)象

以我國(guó)國(guó)產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組實(shí)驗(yàn)車(chē)型為例，車(chē)輛從無(wú)電停放狀態(tài)下恢復(fù)供電時(shí)，操作蓄電池開(kāi)關(guān)至“開(kāi)”，司機(jī)室TCMS系統(tǒng)HMI顯示器一直黑屏或啟動(dòng)時(shí)突然斷電，動(dòng)車(chē)組蓄電池不進(jìn)行電壓輸出，檢查司機(jī)室及1、8車(chē)直流柜內(nèi)單車(chē)蓄電池表電壓顯示直流電壓小于92V，可認(rèn)為動(dòng)車(chē)組蓄電池發(fā)生虧電故障，動(dòng)車(chē)組無(wú)法啟動(dòng)。

4.2 原因分析

導(dǎo)致蓄電池虧電的原因有如下幾個(gè)原因：

蓄電池故障，無(wú)法正常充電；

充電機(jī)故障，無(wú)法對(duì)蓄電池正常充電；

車(chē)輛在未升弓供電狀態(tài)下蓄電池持續(xù)放電導(dǎo)致充電機(jī)欠壓保護(hù)動(dòng)作。

4.3 應(yīng)急處理措施

（1）切除部分蓄電池直流負(fù)載實(shí)現(xiàn)應(yīng)急啟動(dòng)

標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組實(shí)驗(yàn)車(chē)型全列配置4組堿性蓄電池，當(dāng)蓄電池發(fā)生欠壓保護(hù)后可充分利用堿性蓄電池的化學(xué)反應(yīng)來(lái)恢復(fù)部分電能，使蓄電池電壓達(dá)到欠壓保護(hù)值以上，實(shí)現(xiàn)動(dòng)車(chē)組的重新啟動(dòng)，具體操作如下：

蓄電池虧電欠壓保護(hù)后，切除各車(chē)緊急通風(fēng)逆變器、廁所有無(wú)人指示燈、配電柜照明、風(fēng)笛、儀表照明、聯(lián)解控制、外接電源控制、在線直流絕緣監(jiān)測(cè)、制動(dòng)系統(tǒng)、安全回路、保溫控制、軸溫系統(tǒng)、撒砂系統(tǒng)、溫度采集裝置控制、轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)裝置、空調(diào)控制、應(yīng)急燈、視頻監(jiān)控、單相逆變電源、給水衛(wèi)生、煙火報(bào)警、旅客信息系統(tǒng)，前照燈、標(biāo)志燈、24V電源1、24V電源2、24V電源3、車(chē)內(nèi)壓力釋放、ATP、無(wú)線傳輸裝置、刮雨器、車(chē)載地震、過(guò)分相等設(shè)備斷路器，等待至少30分鐘以上，待各車(chē)蓄電池電壓上升至欠壓保護(hù)恢復(fù)值（92V，建議93V以上）以上時(shí)，投入主控，操作蓄電池開(kāi)關(guān)，待網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)啟動(dòng)后，升弓、閉合VCB，若蓄電池在啟動(dòng)過(guò)程中再次欠壓保護(hù)，則不應(yīng)該在短時(shí)間內(nèi)嘗試再啟動(dòng)，以免蓄電池虧電情況進(jìn)一步加劇。

（2）外接AC380V電源供電方式實(shí)現(xiàn)蓄電池充電若通過(guò)第一步作業(yè)辦法蓄電池再次保護(hù)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一直不能啟動(dòng)，可采用外接電源供電方式進(jìn)行充電機(jī)的自啟動(dòng)，給各車(chē)蓄電池進(jìn)行充電

（3） 外接應(yīng)急蓄電池的非常啟動(dòng)方式

若現(xiàn)場(chǎng)無(wú)外接AC380V電源條件，可通過(guò)設(shè)置在6車(chē)控制柜內(nèi)外接應(yīng)急蓄電池的非常啟動(dòng)電路應(yīng)急啟動(dòng)動(dòng)車(chē)組，非常啟動(dòng)步驟如下：斷開(kāi)6車(chē)【輔助空氣壓縮機(jī)】、【升弓】、【真空斷路器】，斷開(kāi)7車(chē)【牽引變流器控制1】，將6車(chē)非常啟動(dòng)盤(pán)【緊急啟動(dòng)負(fù)線】斷路器閉合，將6車(chē)接地開(kāi)關(guān)盤(pán)處常OFF接地開(kāi)關(guān)100N1閉合，將7車(chē)接地開(kāi)關(guān)盤(pán)處常OFF接地開(kāi)關(guān)100N1、100Q2閉合，通過(guò)地面應(yīng)急蓄電池連接緊急啟動(dòng)連接器；閉合非常啟動(dòng)開(kāi)關(guān)盤(pán)【輔助空壓機(jī)啟動(dòng)】斷路器，6車(chē)輔助空壓機(jī)啟動(dòng)后，安排人員在輔助空壓機(jī)處觀察壓力值，風(fēng)壓達(dá)到750kpa時(shí)斷開(kāi)【輔助空壓機(jī)啟動(dòng)】斷路器；閉合非常啟動(dòng)開(kāi)關(guān)盤(pán)【受電弓升起】斷路器，到車(chē)外確認(rèn)6車(chē)受電弓已升起；閉合非常啟動(dòng)開(kāi)關(guān)盤(pán)【VCB閉合】斷路器，在6車(chē)車(chē)內(nèi)確認(rèn)VCB已動(dòng)作；閉合非常啟動(dòng)開(kāi)關(guān)盤(pán)【充電機(jī)啟動(dòng)】斷路器，延時(shí)15s后，6車(chē)牽引變壓器風(fēng)機(jī)低速啟動(dòng)，7號(hào)車(chē)牽引變流器風(fēng)機(jī)低速啟動(dòng)， 7車(chē)輔助逆變器啟動(dòng)，1、8車(chē)所有充電機(jī)啟動(dòng)，充電機(jī)開(kāi)始給蓄電池充電，直流柜和司機(jī)室電壓表指數(shù)上升，應(yīng)急啟動(dòng)完成；蓄電池充電維持至少1小時(shí)后，斷開(kāi)應(yīng)急啟動(dòng)開(kāi)關(guān)盤(pán)電路，操作順序?yàn)閿嚅_(kāi)【充電機(jī)啟動(dòng)】斷路器-斷開(kāi)【VCB閉合】斷路器-斷開(kāi)【受電弓升起】斷路器-斷開(kāi)【緊急啟動(dòng)負(fù)線】斷路器-拆外接應(yīng)急蓄電池和開(kāi)關(guān)盤(pán)盤(pán)的連接器；閉合6車(chē)【輔助空氣壓縮機(jī)】、【升弓】、【真空斷路器】，閉合7車(chē)【牽引變流器控制1】，將6車(chē)接地開(kāi)關(guān)盤(pán)處常OFF接地開(kāi)關(guān)100N1斷開(kāi)，將7車(chē)接地開(kāi)關(guān)盤(pán)處常OFF接地開(kāi)關(guān)100N1、100Q2斷開(kāi)；按照正常動(dòng)車(chē)組蓄電池投入和升弓閉合VCB作業(yè)程序進(jìn)行動(dòng)車(chē)組供電。

5 小結(jié)

動(dòng)車(chē)組的蓄電池故障對(duì)于動(dòng)車(chē)組運(yùn)營(yíng)會(huì)產(chǎn)生較大的影響，甚至有直接導(dǎo)致線上停車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)，并且救援困難。因此本文重點(diǎn)列舉了關(guān)于動(dòng)車(chē)組蓄電池的各類(lèi)常用故障，以及其故障原因的分析，故障處理辦法等。選取其中一種國(guó)產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車(chē)組實(shí)驗(yàn)車(chē)型作為實(shí)例，在其蓄電池發(fā)生虧電無(wú)法正常工作時(shí)，分析引起該故障的幾種主要原因，最后重點(diǎn)闡述動(dòng)車(chē)組蓄電池的充電方案。