蘇州3號線電客車制動速度傳感器信號受干擾原因分析及處理措施

蘇先文

摘要：蘇州3號線電客車0304車在正線運營期間，發(fā)生多次MP1車一位端常用制動顯黃后恢復的故障，查看TCMS系統(tǒng)DDU屏故障記錄報“2車轉向架1制動閥小故障”，“2車轉向架1速度傳感器故障”，查看制動軟件報“速度傳感器1干擾故障”。針對此故障分別從受干擾部件、干擾源及干擾路徑三個方面對該車進行動態(tài)測試，找出干擾產(chǎn)生的原因并提出處理措施。

關鍵詞：速度傳感器;信號干擾;接地;牽引逆變器

1 概述

蘇州3號線電客車制動系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用的是德國克諾爾研發(fā)生產(chǎn)的EP2002制動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)為的核心部件為EP2002閥，負責空氣制動系統(tǒng)的控制、監(jiān)控及車輛控制系統(tǒng)的通信。EP2002制動控制系統(tǒng)采用架控式即一個EP2002閥控制1個轉向架，當一個EP2002閥故障時，只有1個轉向架的制動失效，會減少對車輛產(chǎn)生的影響。3號線電客車EP2002閥控制系統(tǒng)主要有網(wǎng)關閥、智能閥、輔助氣路控制面板及其他輔助部件組成。

制動系統(tǒng)速度傳感器是制動控制系統(tǒng)的重要組成部件。3號線電客車每根車軸一側軸箱內(nèi)安裝有一根速度傳感器。每個車軸的速度傳感器通過連接電纜將速度脈沖信號傳輸?shù)皆撧D向架的EP2002閥中，EP閥對該信號進行處理并根據(jù)制動控制邏輯進行相應的列車制動控制。

本文主要闡述單個轉向架制動速度傳感器收到干擾的的情況進行分析，尋找干擾源及干擾路徑并提出消除干擾的措施，同時探討單個轉向架速度傳感器受干擾對制動控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

2 制動速度傳感器工作原理

脈沖發(fā)送器FS01A是用于無接觸測量永磁性齒輪（凸極轉子）轉數(shù)的傳感器，并以此測量軌道車輛中軸的轉數(shù)（車輛速度）。該制動速度傳感器為霍爾傳感器，霍爾傳感器其原理是檢測霍爾元件的電磁場強度，在齒輪不同位置，通過霍爾元件的磁場強度不同，觸發(fā)產(chǎn)生方波信號。EP閥直接采集制動速度傳感器信息，當EP閥采集方波異常將報出故障信息上傳TCMS。

2.1傳感器技術特征

傳感器FS01A特征：

（1）通過永磁性凸極轉子和差動霍耳傳感器無接觸地測量輪對轉數(shù);（2）通過法蘭固定在軸的軸承箱上，方便、穩(wěn)定;（3）電子裝置抗極性反接、抗短路。

2.2傳感器結構

FS01A傳感器主要由一個磁性預加電壓磁阻元件和一個接在后面的電子放大器（密封地安裝在一個鋁制外殼內(nèi)）組成。特制電纜可很好地避免機械損傷，且敷設簡便、安全。

2.3傳感器工作方式

在已安裝狀態(tài)下，F(xiàn)S01A傳感器掃描一個旋轉的永磁性凸極轉子，該凸極轉子的齒形和齒槽具有預定的幾何形狀。磁流改變時，差動霍耳傳感器中的電壓會改變。傳感器集成電路將磁場的變化轉換為電信號。傳感器集成電路的輸出端將電源接通或關斷。（1）電源“接通”表示高平;（2）電源“關斷”表示低平;由單位時間中的脈沖數(shù)可獲得軸的轉數(shù)（車輛速度）。在靜止狀態(tài)下輸出端為“高平”或“低平”。

3速度傳感器受干擾情況描述

蘇州地鐵3號線0304車，在運營中多次發(fā)生MP1車第一個常用制動顯黃故障。回庫查看故障消失，查看制動系統(tǒng)故障報：速度傳感器1干擾故障，查看速度傳感器連接器無明顯縮針，測量速傳對地阻值無異常，檢查EP閥采集速度信號的針子的屏蔽層的通斷無異常;后將故障位置速度傳感器與其它列車同位置傳感器對換，上試車線測試故障復現(xiàn)?？紤]到該處EP閥采集速度傳感器信號，更換該速度傳感器連接EP閥，上試車線測試故障依舊發(fā)生。從線纜受干擾方面考慮將該速度傳感器到EP閥的連接線進行重新布線，故障仍然發(fā)生，排除速度傳感器連接線纜干擾。

在試車線嘗試切除MP1車牽引逆變器后測試，多次測試故障未再復現(xiàn)，采集MP1車一位端轉向架速度傳感器信號未發(fā)現(xiàn)異常，證明在切除MP1車牽引逆變器后該速度傳感器信號未受到干擾。

4制動速度傳感器試驗數(shù)據(jù)及分析

針對0304車MP1速度傳感器受干擾情況在試車線測試采集速度傳感器數(shù)據(jù)。采集MP1車轉向架1、軸1速度傳感器信號數(shù)據(jù)如下：

（1）緊急制動軸速（15km/h）

當列車15km/h初速度施加緊急制動時，停車后2～3s軸速無突變，軸1速度傳感器無干擾信號，如圖1所示;

（2）常用制動軸速（15km/）

當列車15km/h初速度施加常用制動時，停車后2～3s后，軸1速度傳感器有干擾信號發(fā)生，如圖2所示;

（3）快速制動軸速（15km/）

當列車15km/h初速度施加快速制動時，停車后2～3s后，軸1速度傳感器有干擾信號發(fā)生，如圖3所示;

（4）切除MP1車牽引逆變器（15km/h）快速制動

當列車切除MP1車牽引逆變器后以15km/h初速度施加快速制動時，停車后2～3s后，軸1速度傳感器無干擾信號發(fā)生，如圖4所示;

（5）1軸/2軸速傳軸端均接地下克諾爾速傳信號，以15km/h初速度快速制動

通過上述分析，轉向架1軸1速度傳感器干擾信號發(fā)生在電制動工況下：在初速15km/h的緊急制動工況下，該速傳信號未受到干擾，但在常用制動與快速制動工況下，該速度傳感器信號都受到了干擾，在切除牽引電制動后，該干擾信號也未發(fā)生。通過以上數(shù)據(jù)分析對比，推測為牽引逆變器或電機存在接地不良情況。

（6）測量牽引電機動力線纜屏蔽層接地情況

斷開MP1車連接至牽引逆變器的電纜，測量MP1車轉向架1電機電纜屏蔽層對地阻值，測量結果該阻值為4.2KΩ，同樣方法測量M1車轉向架1電機電纜屏蔽層對地阻值，測量結果該阻值為0.1Ω，從測量結果可知MP1車電機電纜屏蔽層對地阻值存在異常。

檢查發(fā)現(xiàn)U相電機線纜屏蔽層壓接不符合工藝要求，重新安裝格蘭頭后測量阻值約為0.1Ω，在正常范圍。

在試車線進行15km/h常用制動、快速制動動態(tài)測試，干擾信號消失，因此，確定此速傳干擾信號是由于電機屏蔽層制作不符合工藝要求導致，測試結果如圖5、圖6所示。

5 結語

通過對15km/h初速度下，緊急制動、常用制動、快速制動以及切除MP1車電制動快速制動等工況下軸1速度傳感器信號數(shù)據(jù)的采集與分析，我們發(fā)現(xiàn)，在緊急制動工況下軸1無干擾信號、常用制動和快速制動工況下軸1都存在干擾信號、切除MP1車電制動后軸1也無干擾信號。通過以上分析發(fā)現(xiàn)在15km/h初速度的工況，只要有電制動參與都會有速度傳感器干擾信號發(fā)生。

參考文獻：

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[2]張國芹 高國強.車體過電壓對動車組軸端速度傳感器的影響機理 [J].城市軌道交通研究，2019（2）.

（作者單位：蘇州市軌道交通集團有限公司運營一分公司）