摘要：现如今，地铁在我国发展十分迅速，通过分析地铁动车牵引电机温度熔断器的工作原理，深入研究和分析了一起根源性牵引电机温度熔断器故障，找到了实际运用过程中引发误报警故障的主要原因，制定了相应的改进措施，并通过试验和装车运用验证，确认了改进措施的有效性。
关键词：地铁;牵引电机;温度熔断器
引言
牵引电机是地铁牵引系统的一个重要能量输出设备，在列车后期保养架修中对牵引电动机使用性能进行状态监测与故障诊断是非常重要的工作。检修测试中通常使用手持式振动测试仪，这种仪器只可以直观反映所测点的振动有效值，但对振动的异常原因查找存在一定的困难。要及时、准确判断电动机是否发生故障、故障部位以及故障程度，则需要检测人员对电动机检修中的异常振动检测诊断方法做进一步的研究。本文通过电动机振动频谱分析，探讨地铁列车牵引电动机检修中的异常振动。
1地铁牵引系统介绍
牵引系统为列车提供所需动力及制动力，用于控制列车电机工作，由高速开关、主电路、变流设备及其控制单元、制动电阻等部件组成。在整个地铁牵引系统中，直线电机由逆变器控制，为车辆运行提供动力，具体来说，地铁车辆驱动，牵引系统中逆变器接收到牵引命令，关闭霍尔电流传感器，此时为其并联电路上的滤波电容器充电，其两端的电压不断升高，达到一个固定值，接着关闭三极管并打开传感器，牵引系统正式发挥作用。在此过程中，滤波电容器两端的电压不断上升，每控制到一个固定值时，三极管自动打开，地铁牵引系统出现故障，无法正常工作。
2地铁动车牵引电机温度熔断器故障分析与改进
2.1修改热敏熔块高度的控制标准
新造及检修标准按老化筛选后，温度保险丝热敏熔块的高度控制标准调整为2．300mm。(温度保险丝热敏熔块出厂标称值为2．540mm，最小保证值为2．235mm。考虑到经老化筛选试验后热敏熔块的高度还会有一定程度的下降，为确保产品可靠性冗余，将温度熔断器熔块的高度调整为2．300mm。)
2.2热敏药丸最小临界高度计算
根据故障温度熔断器的检测情况，初步分析此类故障是由于热敏药丸高度下降而导致的，故对其最小临界高度值进行计算。若热敏药丸高度减小，则压缩弹簧缓释，解扣弹簧与星形触点及铜圆片受到的压力降低，移动触点与绝缘导线接触压力也相应地下降。当热敏药丸高度下降至最小临界高度（Hmin）时，压缩弹簧与解扣弹簧弹力大小相等，方向相反，此时绝缘导线与移动触点的接触压力为零。若热敏药丸高度进一步降低，解扣弹簧推动移动触点，使其与绝缘导线分离，温度保险丝将由导通变为断开。
2.3车辆牵引参数屏幕上出现红点的应对措施
故障车辆驾驶进入车辆检测中心，控制中心将其内部的高速断路器进行分离，分离一次后就能使其内部的逆变器复位。如果出现连续两次复位HB失败的情况下，车辆牵引系统不能正常工作，此时可以按单元切除按钮，同时再次分合HB，车辆运行则会报告控制中心车辆正常运营。车辆如果不能牵引就按下故障单元车的逆变器电源开关报告控制中心，这时车辆到达终点站就会暂停服务；如果有两个逆变器出现故障并且这两个逆变器在同一个单元，出现连续两次复位HB失败的情况下车辆无法牵引，可以试着开启单元切除按钮同时再次分合HB，车辆运行则会报告控制中心车辆正常运营。车辆如果不能牵引就按下故障单元车的逆变器电源开关,同时按下单元切除按钮再次分合高速断路器，试着牵引并报告控制中心，车辆到达终点站就会暂停服务。如果逆变器出现故障，一般处理过程是先按下故障段元车辆的单元切除按钮，接着再进行高速断路器分离，经列车推送至停车区，停止运行，进行更为详细地检查。如果地铁车辆故障使其不能牵引运行，先关闭故障车辆逆变器的电源，再一次按下单元切除按钮，将列车行驶到停车区即可。此时还是不能运行车辆或是逆变器存在6个故障且复位两次HB失败，就需要进行组织援救。
2.4温度熔断器可靠性及寿命研究
随机抽取50件温度保险丝进行155℃、5000h的寿命试验研究(155℃为目前列车正常运行时，温度熔断器安装部位监测到的最高温度)。试验期间在设定的不同时间节点对温度保险丝进行热敏熔块高度检测，以观察其整个过程的变化趋势。目前已完成温度保险丝155℃、耗时3000h的寿命试验绘制了热敏熔块高度平均值曲线图。可见，热敏熔块高度变化较为稳定，均在2．500mm以上，远高于其最小临界高度值1．930mm，且满足新制和检修标准要求。
2.5故障诊断
为进一步确认温度熔断器的故障原因，对4件温度熔断器的内、外部连线逐步进行拆解检查，未发现内部有开路现象和外部连线故障，结合故障件在热态试验中的表现以及拆解过程中器件的检测结果，初步判定该4件温度熔断器的故障部位在温度保险丝内部。将4件温度熔断器的温度保险丝进行热敏药丸高度检测、部件拆检、热敏药丸熔点检测。
2.6最小临界高度计算
1)移动触点受力分析。其主要受力来自压缩弹簧压力F2、解扣弹簧压力F1和绝缘导线端支撑力(即压紧力)F，如图1所示。
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图1移动触点受力状态图
2)原始状态弹簧压缩量及绝缘导线支撑力计算。温度保险丝在原始状态下，解扣弹簧和压缩弹簧的长度分别为2．05mm和1．70mm。分别对解扣弹簧和压缩弹簧在不同长度下进行大量弹力值测试后，得出:F1=3．43N，F2=18．25N。由原始状态弹簧弹力可计算出F=F2－F1=14．82N。3)最小临界值计算。由前面分析可知，当热敏熔块高度下降至最小临界值时，绝缘导线支撑力变为0，即F2=F1=3．43N。分别对解扣弹簧和压缩弹簧在不同长度下进行大量弹力值测试后，得出对应压缩弹簧的高度L2=2．57mm。故压缩弹簧临界状态较原始状态伸长的长度L=2．57mm－1．70mm=0．87mm。由于压缩弹簧这部分伸长的长度即为热敏熔块高度下降值，按热敏熔块原始高度2．80mm计算，其最小临界高度值为Hmin=2．80mm－0．87mm=1．93mm。由此可见，4件温度熔断器中温度保险丝的热敏熔块高度均已接近或低于最小临界高度值，在高温或振动环境下出现间断性开路是引发误报警事件的原因。综上，判定温度熔断器的故障原因是:由于温度保险丝热敏熔块的高度不足，引起温度保险丝移动触点处接触压力下降，温度熔断器处于导通、断开的临界状态，当所处环境温度增高或振动加强时，温度熔断器出现间断性断开，引发牵引电机的温升报警。而温度保险丝热敏熔块的高度不足是由于该温度保险丝的工艺尺寸误差，以及在筛选试验时监测不到位造成的。
结语
针对地铁列车牵引电机检修中发现的异常振动问题，通过振动频谱分析的方法提高了对电机状态、劣化趋势的认知和控制能力。检修人员在检修作业中可利用所采集的频谱特征图，对牵引电机的异常振动排查做到有的放矢，有效避免了重大故障的发生，提高了设备的作业可靠性，延长了电机的使用寿命，降低了电机在全寿命周期里的维护费用。
参考文献
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