CRH2G動(dòng)車(chē)組速度傳感器故障整治方案

劉建城 劉亞云

摘 ? 要：CRH2G型動(dòng)車(chē)組在蘭新客專(zhuān)運(yùn)行時(shí)，多次報(bào)出牽引變流器故障1，解析故障為速度傳感器故障（PGD）。確定原因?yàn)橛暄┨鞖?，線(xiàn)路運(yùn)行條件惡劣，軌道粘著降低，制動(dòng)時(shí)整車(chē)發(fā)生嚴(yán)重滑行，各軸的速度與綜合速度偏差過(guò)大，進(jìn)而報(bào)出速度傳感器故障。通過(guò)優(yōu)化PGD故障判定邏輯，結(jié)合滑行時(shí)的轉(zhuǎn)速偏差以及抑制滑行的最大時(shí)間，修改故障報(bào)出的閾值及持續(xù)時(shí)間，規(guī)避滑行時(shí)的故障誤觸發(fā)。

關(guān)鍵詞：CRH2G動(dòng)車(chē)組 ?速度傳感器故障 ?滑行

中圖分類(lèi)號(hào)：U279.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（b）-0093-02

CRH2G動(dòng)車(chē)組在每臺(tái)電機(jī)設(shè)置速度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn)速，用于動(dòng)車(chē)組粘著控制、速度控制、空轉(zhuǎn)判斷等[1]，當(dāng)判定檢測(cè)到的速度信號(hào)異常時(shí)，會(huì)報(bào)出“速度傳感器異常”故障，防止因速度信號(hào)問(wèn)題導(dǎo)致控制失調(diào)。在蘭新客專(zhuān)運(yùn)行時(shí)，線(xiàn)路區(qū)間內(nèi)存在長(zhǎng)大坡道，雨雪天氣時(shí)滿(mǎn)功率牽引或制動(dòng)時(shí)，容易發(fā)生滑行。當(dāng)滑行嚴(yán)重時(shí)，容易誤報(bào)速度傳感器異常。

1 ?故障描述

2017年3月10日，CRH2G動(dòng)車(chē)組在張掖西-西寧間運(yùn)行時(shí)，02、03、06、07車(chē)報(bào)出牽引變流器故障1（代碼004），TCU解析故障為速度傳感器異常（PGD），司機(jī)操作RS復(fù)位后，故障消除，車(chē)輛維持運(yùn)行。

查看故障記錄，09：13：37秒06車(chē)報(bào)牽引變流器故障1（代碼004），09：13：45秒01車(chē)報(bào)“列車(chē)多車(chē)滑行，請(qǐng)注意！”（代碼100），解析故障，發(fā)現(xiàn)報(bào)出牽引變流器PGD故障（代碼021）。

2 ?故障原理

PGD故障也被稱(chēng)作“速度傳感器異?！保琍GD故障是牽引變流器004故障的一種。該故障具體判斷條件如下：

（1）逆變器啟動(dòng)15s后，車(chē)輛的綜合速度持續(xù)為0;

（2）當(dāng)列車(chē)速度大于門(mén)檻值（5.7km/h以上）時(shí)，某電機(jī)速度傳感器輸出的速度值為0km/h，則判定為該速度傳感器出現(xiàn)斷線(xiàn)故障;

（3）門(mén)極起動(dòng)2s后，速度傳感器輸出的A線(xiàn)或者B線(xiàn)無(wú)輸出信號(hào);

（4）某電機(jī)速度傳感器輸出的速度值和列車(chē)綜合速度之間的偏差大于門(mén)檻值（40r/min）且持續(xù)時(shí)間大于1s，則判定該軸速度信號(hào)異常。

判定條件第（4）條是為了在特殊工況（如BCU防滑控制失效、軸抱死等）下的保護(hù)而設(shè)定的判斷條件。

報(bào)出故障后，牽引控制單元（以下簡(jiǎn)稱(chēng)TCU）立即封鎖四象限和逆變器門(mén)極，斷開(kāi)K接觸器。

3 ?故障分析

CRH2G動(dòng)車(chē)組在張掖西-西寧段擔(dān)當(dāng)運(yùn)營(yíng)任務(wù)時(shí)報(bào)出故障，此時(shí)線(xiàn)路積雪嚴(yán)重，路況較為惡劣，軌道粘著系數(shù)降低[2]，運(yùn)行過(guò)程中MON顯示屏上多次報(bào)出“列車(chē)多車(chē)滑行”，且所有的PGD故障均發(fā)生在再生制動(dòng)工況，需要分析故障時(shí)刻TCU與制動(dòng)控制裝置（以下簡(jiǎn)稱(chēng)BCU）再生制動(dòng)請(qǐng)求、反饋的工作情況。

3.1 再生制動(dòng)原理描述

制動(dòng)工況時(shí)，TCU接收到再生制動(dòng)指令且逆變器門(mén)極開(kāi)啟時(shí)，置位再生制動(dòng)有效信號(hào)CDR并輸出至BCU。BCU接收到再生制動(dòng)有效信號(hào)CDR高電平時(shí)，將所需的再生制動(dòng)力請(qǐng)求值發(fā)給TCU，TCU根據(jù)請(qǐng)求值控制牽引電機(jī)輸出再生制動(dòng)力。

當(dāng)BCU判定出滑行時(shí)，會(huì)調(diào)節(jié)再生制動(dòng)力要求值來(lái)抑制滑性狀態(tài)，TCU按照要求值執(zhí)行再生制動(dòng)力的控制。當(dāng)列車(chē)嚴(yán)重滑行時(shí)，BCU會(huì)輸出再生制動(dòng)解耦信號(hào)給TCU，TCU接收到再生制動(dòng)解耦信號(hào)后，關(guān)閉逆變器。當(dāng)BCU撤銷(xiāo)再生制動(dòng)解耦信號(hào)時(shí)，逆變器重新投入。

3.2 故障過(guò)程分析

查看故障前后車(chē)輛記錄數(shù)據(jù)，報(bào)出故障過(guò)程如下。

（1）首先因線(xiàn)路惡劣BCU不同程度報(bào)出滑行，BCU減小再生制動(dòng)請(qǐng)求直至為零;

（2）滑行抑制后，BCU再次申請(qǐng)?jiān)偕苿?dòng)，輸出再生制動(dòng)力時(shí)，報(bào)出PGD故障，退出再生制動(dòng);

（3）司機(jī)操作復(fù)位之后，故障消除，維持運(yùn)行。

對(duì)動(dòng)車(chē)組故障時(shí)刻牽引變流器記錄的波形進(jìn)行分析，故障時(shí)刻的速度波形見(jiàn)圖1。

故障時(shí)刻某電機(jī)的速度與綜合速度出現(xiàn)偏差并持續(xù)一段時(shí)間，符合“速度信號(hào)異常判定：某電機(jī)速度傳感器輸出的速度值和列車(chē)綜合速度值之間的偏差大于門(mén)檻值（40r/min）且持續(xù)時(shí)間大于1s以上，則判定該軸速度信號(hào)異常”判定條件，TCU報(bào)出PGD故障。

3.3 分析結(jié)論

綜上分析，可得出如下分析結(jié)論。

（1）報(bào)出PGD速度傳感器異常故障的原因是某電機(jī)速度與綜合速度產(chǎn)生過(guò)大偏差;

（2）產(chǎn)生“速度信號(hào)異常”的主要原因是惡劣天氣導(dǎo)致的整車(chē)嚴(yán)重滑行;

（3）報(bào)出的PGD故障，為整車(chē)嚴(yán)重滑行導(dǎo)致的速度信號(hào)異常狀態(tài)的預(yù)防性保護(hù)，實(shí)際速度傳感器本身并無(wú)故障。

4 ?解決方案

4.1 方案說(shuō)明

設(shè)置第（4）條判定條件的主要目的是在特殊情況（如軸抱死等）下作為制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)保護(hù)的補(bǔ)充與備份，但BCU能夠抑制的滑行導(dǎo)致的速度變化不應(yīng)觸發(fā)該故障[3]。

綜合考慮滑行出現(xiàn)的速度偏差最大值以及滑行持續(xù)時(shí)間，將第（4）條判定條件由“某電機(jī)速度傳感器輸出的速度值和列車(chē)綜合速度之間的偏差大于門(mén)檻值（40r/min）且持續(xù)時(shí)間大于1秒以上”修改為“某電機(jī)速度傳感器輸出的速度值和列車(chē)綜合速度之間的偏差大于門(mén)檻值（210r/min）且持續(xù)時(shí)間大于15s以上”。

新方案可以有效規(guī)避正?；袔?lái)的故障誤觸發(fā)，同時(shí)也具備對(duì)特殊工況的保護(hù)功能。

4.2 方案驗(yàn)證

使用新軟件，在地面組合試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了全速度范圍內(nèi)的完整牽引、制動(dòng)工況考核，考核過(guò)程中系統(tǒng)運(yùn)行正常。通過(guò)插拔8路速度傳感器信號(hào)線(xiàn)PGA1/PGB1/PGA2/PGB2/PGA3/PGB3/PGA4/PGB4來(lái)模擬PGD故障報(bào)出的各種工況，驗(yàn)證速度傳感器故障判定正常。

新軟件裝車(chē)在蘭新線(xiàn)運(yùn)行，在惡劣環(huán)境下運(yùn)行也未再發(fā)生因滑行帶來(lái)的PGD故障。

5 ?結(jié)語(yǔ)

CRH2G動(dòng)車(chē)組報(bào)出速度傳感器異常（PGD）故障，確定原因?yàn)閲?yán)重滑行時(shí)某電機(jī)速度傳感器輸出的速度值和列車(chē)綜合速度之間的偏差大于門(mén)檻值（40r/min）且持續(xù)時(shí)間大于1s以上。將門(mén)檻值調(diào)整為210r/min（對(duì)應(yīng)車(chē)速10km/h），且持續(xù)15s解決此問(wèn)題。

軟件升級(jí)后裝車(chē)驗(yàn)證，在蘭新線(xiàn)運(yùn)行時(shí)，未再發(fā)生因惡劣天氣，嚴(yán)重滑行帶來(lái)的PGD故障，方案可以有效規(guī)避正?；袔?lái)的故障誤觸發(fā)，同時(shí)也具備對(duì)特殊工況的保護(hù)功能。

參考文獻(xiàn)

[1] 羅鐵軍，彭軍華，彭江山.HXD1C型電力機(jī)車(chē)速度信號(hào)故障分析[J].機(jī)車(chē)電傳動(dòng)，2014（4）：57-60，69.

[2] 王大山.關(guān)于CRH2型動(dòng)車(chē)組滑行問(wèn)題的研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（5）：44.

[3] 胡洋，劉磊，劉玉鈴，等.動(dòng)車(chē)組防滑故障因素分析[J].鐵道機(jī)車(chē)與動(dòng)車(chē)，2016（8）：21-24，4.