和諧系列機車CCB-Ⅱ制動機顯示屏故障分析探究

郭紅梅 王芳 何建建

摘要： 針對和諧系列機車CCB-Ⅱ制動機顯示屏實際運用中出現(xiàn)花屏、黑屏故障，分析總結(jié)故障原因，并提出具體的應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：CCB-Ⅱ制動機;黑屏;花屏;改進措施

基于微處理器和LON網(wǎng)絡(luò)的電空制動的CCB-Ⅱ型機車制動機，其特點是機械閥觸發(fā)緊急制動，其他所有邏輯控制指令均由微機控制發(fā)出。電子制動閥EBV、繼電器接口模塊RIM、制動顯示屏 LCDM、電-空控制單元 EPCU、集成處理器模塊IPM等五個主要部分構(gòu)成了CCB-II型機車制動機。微處理器IPM作為制動系統(tǒng)的中央處理器，負責處理所有與制動顯示屏LCDM有關(guān)的接口任務(wù)，并處理各制動功能的軟件計算及軟件狀態(tài)進行檢測和維護，最終通過LON網(wǎng)絡(luò)傳送制動指令給電控控制單元EPCU。

一、CCB-Ⅱ制動顯示屏LCDM的主要功能

制動機顯示屏作為主要的顯示和操作裝置，位于司機室操縱臺左側(cè)，顯示屏下方配有功能鍵和亮度調(diào)節(jié)鍵可以操作。通過功能鍵和顯示屏可以進行如下操作：均衡風缸壓力設(shè)定、制動管投入＼切除切換、風表值設(shè)定、補風＼不補風切換、客車＼貨車切換、對制動機各模塊進行自檢，可以進行本機＼補機切換、故障查詢等功能。在機車正常運行時，LCDM實時顯示的數(shù)據(jù)包括制動管、總風缸、均衡風缸和制動缸的壓力值，以及當前的空氣制動模式。在機車出現(xiàn)故障時，制動顯示屏可以實時顯示和記錄制動機故障信息[1]。

但由于機車運行環(huán)境惡劣， 環(huán)境溫度高振動大使得制動機顯示屏頻頻發(fā)生故障。一旦在列車運行途中發(fā)生顯示屏故障，乘務(wù)員可以進行斷電處理。斷電處理無效時，勢必造成機破或事故。

二、CCB-Ⅱ制動顯示屏LCDM故障類型

通過分析某機務(wù)段近兩年間發(fā)生的顯示屏故障， 主要的故障類型有顯示屏黑屏、花屏、白屏、頻繁重啟， 顯示屏鍵盤按鍵作用不良， 顯示屏通信故障等。所有故障中占比比較大的是黑屏和花屏這兩類故障，約占整個LCDM顯示屏故障的80% 。要解決制動顯示屏故障首先要從花屏、黑屏故障入手，便可大大減少故障的發(fā)生率。

三、CCB-Ⅱ制動顯示屏LCDM故障分析

（一）CCB-Ⅱ制動機黑屏原因分析

CCB -Ⅱ制動機黑屏故障是指制動顯示屏LCDM不能正常啟動，除LCDM本身質(zhì)量問題造成的黑屏外，其主要原因是給 LCDM 提供工作電源的供電電路故障。CCB -Ⅱ制動機系統(tǒng)中PSJB模塊的功能是為制動機EPCU， IPM等內(nèi)部模塊提供工作電源，模塊內(nèi)部都有大量的電氣連線。由于制動機長時間處于運行狀態(tài)導致PSJB模塊內(nèi)的電氣連線存在不同程度的老化，導致繼電器無法閉合或斷開等現(xiàn)象。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)故障代碼為F005的黑屏現(xiàn)象是BOD繼電器無法閉合，導致LCDM無法正常啟動。

（二）CCB-Ⅱ制動機花屏原因分析

CCB-Ⅱ制動機 出 現(xiàn) 花 屏 現(xiàn) 象 是 指 制 動 顯 示 屏 LCDM 不能顯示正常工作界面，各壓力值、制動機狀態(tài)及流量都顯示為“***”狀態(tài)，壓力表指針丟失等異常。經(jīng)過觀察分析，發(fā)現(xiàn)IPM 和 LCDM（ 顯示接口） 之間的通訊丟失，造成制動系統(tǒng)操作模式無法進行切換、顯示屏上的壓力表指針消失和數(shù)字壓力不顯示或者信息不更新。

在發(fā)生LCDM花屏故障后，通過對微處理器IPM 進行拆解檢查，發(fā)現(xiàn)80%的 Comm板和I /O 板與背板之間的連接頭上有磨損[2] ，這使得我們更加確認花屏故障是通訊丟失導致。通過肉眼觀察連接頭上磨損十分微小，若通過實驗室的顯微鏡觀察可以確認磨損腐蝕的存在。這表明在機車運行中產(chǎn)生的較高的振動頻率，使得背板中的板卡有較大的移動。

為進一步驗證推測結(jié)果，使用振動臺模擬機車運行中的振動情況，并用示波器檢測拆解的Comm板和I /O 板與背板之間的連接頭上的通訊信號。經(jīng)過幾輪試驗，示波器捕捉到通訊信號通過背板連接頭時發(fā)生變形。通過上述檢查、試驗基本可以確認背板連接頭磨損是通訊丟失的主要原因。

四、改進措施

針對通訊丟失造成的顯示屏故障，采取以下措施：

（1） 對制動顯示屏的網(wǎng)絡(luò)通訊線進行重新布線，使其繞過 CJB 箱這樣可以防止外界信號干擾而產(chǎn)生通訊故障，同時提高輸入輸出端輸入門檻值并加強出廠測試，這從根本上解決干擾信號造成的顯示屏花屏故障。

（2）提高IPM電路板固定架強度，采用卡扣緊緊固定電路板的方式，這樣可以大大減少電路板在高頻振動環(huán)境下產(chǎn)生的移動。

（3） 在 IPM 插針上加鍍金層，將插針鍍金層的原3微英寸鍍金 + 27 微英寸鉑鎳合金層全部采用30微英寸鍍金層取代，用溶劑清潔針和插座并加涂潤滑油脂，這樣不僅減少了插針磨耗并且可以避免插針表面形成氧化層。在機車運行中高頻振動的情況下，仍然可以通過導電脂的粘連可以確保電信號正常傳輸不中斷，無論是否出現(xiàn)插針松動虛接等情況。

（4） 將IPM底座改成帶減振墊安裝托盤的結(jié)構(gòu)以改進 IPM 固定方式，降低對IPM 箱體的振動。圖2（a）為原來的固定方式，圖2（b）為改進后的固定方式。改進后，將IPM 固定支架改為具有減振功能的支架，具體改進如下：標示為1 處的翼形螺母扭力矩不明，改進后使用六角定扭力矩螺母固定;標示為2處的背部的螺桿在高頻振動下可能變松，改進后將2處背部使用固定的螺桿避免 IPM 松動; 標示為3處的底座固定方式使用螺栓硬連接無法緩沖振動，改進后3 處底座固定使用彈性減振墊，減小振動。

五、改進效果

改進后的IPM已通過型式試驗，黑屏花屏故障大大減少，通過6個月時間的統(tǒng)計改進后基本消除黑屏花屏故障，滿足了機車正常運行的要求。LCDM與IPM通訊丟失問題的研究解決， 在電力機車的運用中意義重大，延長使用里程，為機車的安全運行提供有力的保障。

參考文獻

[1]張曙光.HXD3型電力機車[M].北京：中國鐵道出版社，2009.

[2]杜建波.HXD3C型機車CCBⅡ制動機常見故障原因分析及對策[J].鐵道機車與動車，2014（12）.