一起LKJ里程計短路故障的分析和處理

晁甲相

2009年8月3日，西安鐵路局韶山7C073機(jī)車牽引T125次列車在襄渝線運行到74．012km處，LKJ顯示的列車管、均衡風(fēng)缸與機(jī)車風(fēng)壓表顯示不符，異常下降到200kPa；繼續(xù)運行到六里坪出站約2min后，LKJ顯示器黑屏，于是維持運行到白浪車站。期間多次電話指導(dǎo)司機(jī)進(jìn)行開、關(guān)機(jī)操作，顯示器仍然黑屏。

次日機(jī)車安康入庫后上車檢查，測量接線排主機(jī)電源接線端子140、149有直流電壓99V （標(biāo)準(zhǔn)電壓110V）。檢查接線排到主機(jī)間電源電纜正常，測量主機(jī)X38到X9顯示器通信線纜及X7插頭均緊固，無串電現(xiàn)象。打開LKJ電源開關(guān)，顯示器恢復(fù)正常。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)管壓顯示990kPa，且一直無變化。查詢A機(jī)模擬量入出板及其自檢電壓均顯示紅燈。結(jié)合文件分析，判斷A機(jī)模擬量入出板故障，更換后設(shè)備自檢狀態(tài)恢復(fù)正常。再檢查更換下的模擬量入出板，發(fā)現(xiàn)其12V電源隔離模塊過熱變形，里程計驅(qū)動三極管Q1燒損。

1 顯示器及模擬量入出板電源供電回路

主機(jī)電源板將機(jī)車110V電源轉(zhuǎn)換輸出為12，15，5V等各路電壓，而屏顯電源取自機(jī)車110V電壓，同時受主機(jī)12V電壓的控制。只要2路電壓中的一路不通，屏顯電源電路就不能工作。監(jiān)控主機(jī)通電時，主機(jī)12V使顯示器電源模塊控制繼電器常開接點閉合，接通110V向顯示器供電。

模擬量入出板上的電源模塊將主機(jī)的12V電源轉(zhuǎn)換為±12V電源，作為管壓等模擬量通道及里程計驅(qū)動三極管Q1的工作電源。顯示器及模擬量入出板電源回路如圖1所示，虛線的左、右側(cè)分別為顯示器、模擬量入出板電源回路，可以看出，兩者共用了主機(jī)的12V電源。

圖1 顯示器及模擬量入出板電源供電回路

2 里程計電路原理

里程計由模擬量輸入／出驅(qū)動。該插件是列車管壓力傳感器、雙針?biāo)俣缺?（含里程計）與監(jiān)控記錄插件之間的接口。把壓力傳感器 （三路）信號進(jìn)行調(diào)整處理及模數(shù)轉(zhuǎn)換后，送到監(jiān)控記錄插件，同時根據(jù)監(jiān)控記錄插件指令，分別送出電流信號驅(qū)動雙針?biāo)俣缺?，送出脈沖信號驅(qū)動里程計。模擬量入出板里程計驅(qū)動電路圖如圖2所示，其中LCO＋、LCO－是送往雙針表里程計的脈沖信號。

如圖2所示，平時U5的5Q輸出高電平，每當(dāng)機(jī)車運行經(jīng)過一個整公里標(biāo)，主機(jī)送出里程驅(qū)動信號。先送數(shù)據(jù)D12＝0，譯碼電路輸出 U5OC／（U5－11）有效→U5鎖存，輸出5Q＝0→光耦OP1導(dǎo)通→三極管Q1導(dǎo)通，則A＋12V→三極管Q1的e、c極 （壓降0．4V）→里程計 “＋”→里程計 “－”→A－12V，即里程計兩端加上了24V電壓。200ms后，送數(shù)據(jù)D12＝1，譯碼電路輸出U5OC／（U5－11）有效→U5鎖存，輸出5Q＝1→光耦OP1截止→三極管Q1截止，里程計中沒有電流流過，完成了里程計的一次計數(shù)。

圖2 模擬量入出板里程計驅(qū)動電路

這樣，就在里程計輸入端產(chǎn)生一個寬度200ms，電壓24V，電流15mA （24V×1000／1600Ω，里程計內(nèi)阻約1600Ω）的脈沖信號，驅(qū)動里程計進(jìn)行里程記數(shù)。

3 故障原因分析

3．1 電路測量分析

1．上車檢查測量X34插頭的18、19芯 （為里程計輸出線）只有1．5Ω，正常情況下應(yīng)不低于1600Ω。從接線排甩掉監(jiān)控J720接線，測量X34插頭的18、19芯電阻，阻值正常，證明接線排到監(jiān)控主機(jī)間接線無短路現(xiàn)象。

2．測量J721與J720接線柱間電阻阻值為1．4Ω，判斷為接線排與里程計間存在短路點，進(jìn)一步對拆下的雙針表里程計輸入端口進(jìn)行阻值測量，約為1．4Ω。

3．經(jīng)查三極管Q1（2N5401），集電極電流標(biāo)稱持續(xù)電流為600mA，正常設(shè)計數(shù)值為24V／1600Ω＝15mA；而發(fā)生故障時其短路電流為24V／1．5Ω＝16A，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常數(shù)值，足以在短時間內(nèi)將其燒損，并且使模擬量入出板12V電源隔離模塊過載，使主機(jī)電源板提供給顯示器的12V電壓接近短路狀態(tài)，顯示器12V繼電器失壓而釋放，110V電源被切斷而黑屏，但監(jiān)控主機(jī)此時工作正常。

3．2 記錄文件分析

在機(jī)車運行時，監(jiān)控記錄板對其他插件進(jìn)行周期檢測，當(dāng)某一時段主機(jī)檢測到某一插件異常時，記錄 “模塊檢測”；檢測到該板件正常時，記錄 “模塊恢復(fù)”。通過地面分析軟件查看，當(dāng)機(jī)車運行文件記錄瞬間的 “模塊檢測”、“模塊恢復(fù)”，可認(rèn)為相對應(yīng)的板件或顯示器瞬間檢測異常；當(dāng)機(jī)車運行文件中記錄多次的 “模塊檢測”、“模塊恢復(fù)”，可認(rèn)為該相對應(yīng)的板件或顯示器處于檢測異常狀態(tài)；當(dāng)機(jī)車運行文件中只記錄一次 “模塊檢測”，但是一直無 “模塊恢復(fù)”的記錄，可認(rèn)為該相對應(yīng)的板件或顯示器存在故障，需要進(jìn)行更換或進(jìn)一步檢測。

從文件分析發(fā)現(xiàn)，在74．012km處記錄自檢電壓故障，此時剛好過了74整公里標(biāo)，里程計得電，完成一次計數(shù)。經(jīng)過了78s后 （從19：36：49到19：38：07），在75．928km處記錄自檢電壓恢復(fù)；此后又分別在76．012、77．044、79．043、83．030km等處記錄自檢電壓故障，在76．953、78．954、82．920、87．943km 等處記錄自檢電壓恢復(fù)；在88．038km處記錄自檢電壓故障，同時記錄管壓、閘缸異常；在91．255km處記錄均缸、閘缸、列車管、原邊電流故障、原邊電壓故障等，再未恢復(fù)。

依據(jù)機(jī)車文件記錄表分析認(rèn)為，在機(jī)車運行到74．012km前后，里程計發(fā)生短路故障。當(dāng)監(jiān)控裝置發(fā)送里程脈沖時，因模擬量入出板12V電源隔離模塊過載，12V輸出降低，開始記錄自檢電壓故障；75．928km處 （19：38：07）與最近一次里程脈沖 （19：36：49）相差時間78s，12V電源隔離模塊經(jīng)過冷卻恢復(fù)。以后的運行不斷地重復(fù)了上述過程，最終導(dǎo)致12V電源隔離模塊過載及里程計供電三極管Q 1徹底燒損。當(dāng)1 2V電源隔離模塊過載并最終燒損時，使主機(jī)12V電壓下降，直至不足以維持顯示器電源控制繼電器閉合，顯示器失電黑屏。

這是一起典型的由LKJ外圍設(shè)備造成的機(jī)破故障，途中表現(xiàn)為顯示器黑屏，處理時容易被誤認(rèn)為僅僅只是模擬量入出板故障，若不徹底解決里程計問題，將可能再次引發(fā)機(jī)破。

4 解決措施及改進(jìn)建議

在2008年車載設(shè)備車間與機(jī)務(wù)分離后，LKJ部分附屬設(shè)備劃歸機(jī)務(wù)管理，由于其對設(shè)備的管理制度和檢修標(biāo)準(zhǔn)不完善，造成設(shè)備長期處于失修狀態(tài)，所以提出了以下措施及改進(jìn)建議。

1．要求機(jī)務(wù)部門將雙針表 （里程計）納入修程管理，在機(jī)車輔修中作業(yè)必須測量J721與J720接線柱間 （里程計輸入端）電阻阻值不小于1600Ω；小修作業(yè)中要做里程計數(shù)測試。

2．反饋廠家改造顯示器供電回路，甩掉12V繼電器，由監(jiān)控主電源開關(guān)直接供電；改進(jìn)模擬入出板電源模塊過流保護(hù)電路；或改由其他電源供電，避免因里程計短路使故障擴(kuò)大。

3．修改LKJ故障應(yīng)急處理辦法，在途中遇黑屏同時伴有管壓異常時，可暫將里程計接線J720甩掉維持運行。

4．修改LKJ檢測、庫修和數(shù)據(jù)分析作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在檢測和庫修作業(yè)中必須按以下辦法檢測里程計：按壓 【查詢】→ 【7．庫內(nèi)試驗】→ 【8．里程計試驗】→ 【試驗】進(jìn)入試驗界面，再按壓 【確認(rèn)】鍵5次以上，確認(rèn)里程計計數(shù)動作正常。在數(shù)據(jù)分析中對出現(xiàn)5次及以上的 “模塊檢測”、“模塊恢復(fù)”，或者只出現(xiàn)一次 “模塊檢測”，并且一直無“模塊恢復(fù)”的記錄時，必須對相應(yīng)的板件進(jìn)行更換。

根據(jù)對目前LKJ運行情況的統(tǒng)計，再未發(fā)生機(jī)務(wù)設(shè)備引起的機(jī)破事故。

［1］ 楊志剛．LKJ2000型列車運行監(jiān)控記錄裝置［M］．北京：中國鐵道出版社，2003