电子设备在铁路机车车辆中的运用分析_新闻_

祁林军

[摘要]专业技术水平的提升，提高了铁路机车车辆运行的安全性与可靠性。尤其是电子设备在铁路机车车辆中的应用，对整个运行系统进行了优化，例如整流器、逆变器在车辆主辅电路中的应用，可以减少环火故障发生概率，降低维修成本，整个系统运行稳定性提高。对电子设备在铁路机车车辆中的应用进行分析，除了要确定应用方式外，还需要对存在的问题进行分析，采取措施消除所存应与故障，本文对此进行了简要分析。

[关键词]电子设备；铁路机车车辆；应用故障

中图分类号：U269；U279 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0350-01

将电子设备应用到铁路机车车辆中，主要目的即通过代替间机电部件，对以往所存损耗大问题进行优化，提高机车车辆运行经济性。同时还可以利用电子设备，完成各项复杂控制功能，使得机车各复杂运行作业有更高可靠性。但是电子设备在实际应用中，也会受各项因素影响，而出现各类运行故障，因此除了要分析其应用方式外，还需要对常见故障进行处理。

一、电子设备在铁路机车车辆中应用分析

将电子设备应用到铁路机车车辆中，与以往机电部件应用效果相比，可以更好的提高车辆系统运行综合效率，减少故障的发生，一方面可以提高机车车辆运行安全性与可靠性，另一方面也可以降低维修成本。例如交流器的应用，实现功率传输动态调节以及多种电流制的转换，对工作任务功率匹配进行优化，是提高铁路机车牵引技术水平的重要措施。针对控制电子设备与功率电子设备分析，机车车辆在做任意极限运动时，可以稳定的对牵引力进行调节，实现机车最大负载状态下有效牵引。并且电流交换时损耗更小，可以提高系统运行节能效果，以及应用能量反馈再生制动系统，通过可以达到节能目的。一般情况下，近郊机车为达到电流变换目的，可以选择应用直流电流调节器与交流传动方式[1]。与传统机电部件相比，电子器件静止以及无损工作方式，还可以降低后期维护检修工作量，减少维修成本。

二、电子设备在铁路机车车辆中应用故障

1.电力电子器件

就电力电子器件在铁路机车车辆中应用现状进行总结，采用GTO机车车辆逆变器控制装置的运行故障比较少，而对于IGBT的机车车辆故障概率比较大。主要是因为IGBT逆变器控制装置早期检查不到位，存在较大的故障隐患。且间现代逆变器控制技术应用存在缺陷，还需要做更进一步研究，争取消除早期故障。

2.电解电容器

以其他电容器相比，电解电容器应用具有更大的安全性与稳定性，且能够获得更大容量，一般可用于铁路机电车辆电源。现在应用多如图1所示，以铝箔作为电机浸入电解液结构，电解液封口橡胶位置不断蒸发，如果及时处理，便会因为干涸或泄露而产生老化故障。而造成设备加速老化的原因，主要包括环境温度、过电压以及波纹电流等，其中如果运行环境温度超过10℃，则会缩短器件一般寿命[2]。目前应用到铁路机车车辆实例比较多，对于逆变器控制的机车车辆来说，还存在众多落后的零部件，故障发生概率更大。铁路机车车辆应选择用耐热寿命高的电容器，且控制好运行环境温度。另外，在部件使用阶段，还需要定期进行检查，以免因电解液与铝箔反应生成强碱，造成封口橡胶老化而出现液漏问题。

3.软焊连接处理

如果印制板出现温度变化现象，因不同部位温升与线膨胀系数具有一定差别，便会造成安装件与印制板间出现膨胀差。软焊部位作为结构最薄弱部位，变形过于集中，会因软焊热疲劳破坏出现断线故障，而影响机车车辆的正常运行。为避免软焊热疲劳问题造成的部件寿命缩短现象，可以通过加速试验预测设定温度循环下寿命，重点分析产热集中部位状态，检查是否存在龟裂问题，结合现场数据与试验数据，采取措施处理。

三、电子设备在铁路机车车辆中应用技术要点

1.变流器功率器件

变流器间功率器件逐渐发展成应用大功率半导体元件，减少控硅元件数量。对于铁路机车车辆来说，每个功能仅需要一个元件便可以实现控制，功率为小于1000kw情况，无需对可控硅元件进行串联或并联处理。机车车辆均为交流传动方式，一般在相序逆变器臂上会设置一个可控规元件和二极管。而对于功率较大的机车车辆，还要适当增加半导体元件数量，且功率超过1000kw后还要对可控硅元件进行并联或串联处理。为提高机车运行效率，还要控制好半导体元件数量，结合相应结构，组成环境适应性强且维护要求低的变流器。另外，将可控硅元件安装到散热器之间冷却气流外，还可以有效避免灰尘积聚在塑料环中，并配置散热器与通风设备，还可以提高半导体元件散热效率。

2.电磁屏蔽技术

铁路机车车辆运行过程中，经常会遇到电磁干扰，导致设备运行效率降低，甚至全部丧失，或者对设备部件造成不可挽回的损坏，而影响车辆运行安全性与可靠性。结合电磁兼容原理，对车辆电子装置结构设计进行优化，应用有效屏蔽方法来降低电磁干扰对电子设备性能的影响，减少信息丢失或部件损坏问题的发生。一般可以通过增强电子装置机箱对周围电磁场发射损耗的方式，来降低吸收损耗，达到削弱间电磁干扰的目的。例如机柜屏蔽，利用金属壳对整个电子设备系统进行全面屏蔽，由金属外壳吸收电磁干扰与反射损耗，切断机箱内干扰信号的传播。以及模块屏蔽，将屏蔽盒单独安装在辐射大或者抗干扰能力差的模块内，常见电抗器、变压器可以外包一层或多层金属短路来减少漏磁通量。

3.控制装置系统

铁路机车车辆变流器功能已经实现了多样化，负荷效率也接近了最大限制，在对其进行优化设计时，需要重视监控与控制功能的实现。电流型三相逆变装置传动调节部位为两层，且装有LUB电网侧整流器与相许逆变器。对机车车辆和变流器调节、控制功能进行分析，并根据需求印制电路板，可以在保证功能实现的同时降低成本。同时利用微型计算机对控制装置进行设计，可以实现简单的逻辑与算术运算，满足机车运行调节、控制功能的计算需求。

结束语：

基于铁路机车车辆运行特征进行分析，对电子设备在机车实际应用中存在的问题进行分析，采取措施进行优化。并确定技术要点，争取在后续发展中做好各节点功能的优化，争取进一步提高车辆运行可靠性。

参考文献：