CRH5G 型動車組自動過分相故障機理分析與研究

毛魏龍

（蘭州局集團公司蘭州車輛段，甘肅 蘭州 730000）

關(guān)鍵字：CRH5G 型動車組；過分相；故障分析

1 過分相概述

目前我國電氣化區(qū)段鐵路接觸網(wǎng)采用單相工頻25KV 交流供電制式。為平衡國家電網(wǎng)三相供電負荷，提高電網(wǎng)的電能利用效率，接觸網(wǎng)在各獨立供電區(qū)域之間建立分相區(qū)，實現(xiàn)換相功能。動車組因運行速度高，普遍采用自動過分相技術(shù)保證動車組安全通過分相區(qū)。自動過分相故障引發(fā)動車組帶電闖分相或出分相后主斷不自動閉合，將導(dǎo)致動車組運行晚點甚至燒斷接觸網(wǎng)，嚴重干擾鐵路干線正常運行秩序。

通過對現(xiàn)場多起CRH5G 型動車組自動過分相故障典型案例進行梳理，結(jié)合深入分析電氣原理圖及邏輯圖，形成一套體系完整的CRH5G 型動車組自動過分相故障查找處理辦法，確保在一級修較短時間內(nèi)快速準確查明故障原因[1]。

2 磁感應(yīng)過分相工作原理

CRH5G 型動車組目前使用磁感應(yīng)式過分相，其工作原理如圖1 所示。

圖1 磁感應(yīng)過分相工作原理

動車組在向右運行過程中，通過線路上預(yù)置在分相區(qū)前后的地感器。分相區(qū)前放置2 個地感器G1和G2，分相區(qū)后同樣放置2 個地感器G3 和G4。受電弓車上的四個車載感應(yīng)器（T1～T4）來接收線路上的地感器磁信號。其中T2 和T4 來感應(yīng)G1 和G3，T1 和T3 來感應(yīng)G2 和G4,車載感應(yīng)器前后相互冗余備份。CRH5G 型動車組03 和06 車各安裝1 臺GFX-3A 型過分相主機，用于處理T1～T4 接收到的信號，并向TCMS（列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）給出四路信號。

當動車組從左到右進入分相時，T2 傳感器首先接收到G1 的磁感應(yīng)信號，此時過分相主機發(fā)出進分相區(qū)預(yù)警信號，TCMS 接收該信號并執(zhí)行以下指令：

（1）要求牽引控制單元TCU 切斷牽引系統(tǒng)負載。

（2）速度大于75km/h，全列TCU 控制牽引變流器實施微小電制動，實現(xiàn)過分相時中壓負載不斷電。

（3）TCMS 發(fā)出斷開主斷網(wǎng)絡(luò)信號。

如果T2 傳感器未接收到G1 信號而T4 傳感器接收到G1 信號，TCMS 系統(tǒng)仍執(zhí)行以上指令斷開主斷，如T2、T4 均未接收到G1 信號，當車組運行至G2 處時，T1 接收到磁信號，此時過分相主機發(fā)出強制斷開主斷信號，主斷被強制斷開。如果T1 未接收到G1 信號而T3 接收到G1 信號，車組仍執(zhí)行強斷指令。當自動過分相裝置故障（包括傳感器T1～T4）時，發(fā)送一個故障信號給TCMS 系統(tǒng)，提示司機手動過分相。

3 自動過分相電氣原理及控制邏輯分析

3.1 電氣原理分析

CRH5G 型動車組采用GFX-3A 型自動過分相主機，接收TCMS 系統(tǒng)反饋的車組方向信息，采集本車T1～T4 共計4 個車載感應(yīng)器信號，向車組TCMS 系統(tǒng)發(fā)送預(yù)斷、強斷及恢復(fù)主斷信號，原理如圖2 所示。

圖2 自動過分相主機

受電弓升起車廂27K04 接觸器閉合，為本車自動過分相主機接受磁鋼過分相信號提供前提條件，因此，非升弓車廂過分相主機僅僅處于待機狀態(tài)，不參與過分相控制，原理如圖3 所示。

圖3 自動過分相主機信號輸出

過分相時升弓車接收到地面預(yù)斷信號時26K06 動作，網(wǎng)絡(luò)控制主斷斷開。26K06 延時3s斷開，通過26K15 導(dǎo)通26K19 并自鎖，實現(xiàn)分相區(qū)中壓管理，速度大于75km/h 時通過硬線控制牽引變流器投入微小電制動，保證中壓負載不斷電。當接收到地面強斷信號時26K07 動作，26K16得電并自鎖，斷開主斷三級硬線環(huán)路，確保主斷徹底斷開，安全過分相，進出分相接觸器動作原理如圖4 所示。

圖4 自動過分相接觸器動作原理

當接收到出分相信號后26K06 再次動作，MPU控制RIOM 輸出高電平信號使26K20 動作解除26K19 自鎖，從而中壓管理清零，變流器撤除微小電制，同時MPU 控制RIOM 輸出高電平信號使26K18動作解除26K16 自鎖，恢復(fù)主斷三級硬線環(huán)路，主斷閉合，至此實現(xiàn)自動過分相功能。26K18 及26K20動作控制如圖5 所示。

圖5 26K18 及26K20 動作控制

3.2 控制邏輯分析

RIOM 首次采集到26K06 預(yù)斷信號enterneu置1，采集到26K07 強斷信號且CLT 檢測處于有電區(qū)時enterneuforce 置1，enterneu=1 或enterneuforce=1 時MPU 置位trane=1，車組進入分相區(qū)，斷開主斷。

RIOM 采集到26K06 第二次動作，exitneu 置1，MPU 置位trane=2，車組退出分相區(qū)，RIOM 輸出tzrecoverydjdo 高電平信號驅(qū)動26K18 得電動作，恢復(fù)主斷，完成自動過分相。

司機手動操作合主斷按鈕或進行空載測試時，exitman 置1。當enterneu=0 或exitman=1 時，MPU 置位trane=0，車組處于有電區(qū)。確保出分相主斷不自動閉合時司機可手動操作通過26K18 和26K20 再次動作，解除中壓保持并確保主斷閉合，邏輯控制如圖6 所示。

圖6 自動過分相邏輯控制

4 自動過分相常見故障分析

CRH5G 型動車組自動過分相故障總體分兩大類：一是分相前主斷不自動斷開，二是過分相后主斷不自動閉合。發(fā)生自動過分相故障，入庫后優(yōu)先使用磁鐵對過分相磁感應(yīng)裝置及主機進行模擬過分相試驗，優(yōu)先排除磁感應(yīng)裝置及主機的故障[2]。

排除主機和磁感應(yīng)裝置故障后，可下載MPULT 數(shù)據(jù)確定故障詳細時間（精確到秒）及相關(guān)故障報文，下載DDU 過程數(shù)據(jù)進行解析，分析故障時間點相應(yīng)RIOM 變量，結(jié)合電氣原理圖對自動過分相控制部件逐一排查，鎖定故障點。

4.1 主斷不自動斷開故障

分析以上原理圖及邏輯圖，總結(jié)過分相自動斷主斷的條件有：

（1）數(shù)字輸入信號tzfordjopendi36=1 或tzfordjo pendi37=1 產(chǎn)生預(yù)斷信號；

（2）數(shù)字輸入信號tzcomopendjdi36=1 或tzcomopendjdi37=1 且CLT 檢測在有電區(qū)，產(chǎn)生強斷信號。

只要上述條件中，預(yù)斷或者強斷有一個輸出高電平1，即可自動斷開主斷，實現(xiàn)自動過分相。

當出現(xiàn)自動過分相主斷不自動斷開時，可通過以下進行查找：

（1）受電弓升起情況下，檢查受電弓升起車QEL柜內(nèi)27K04（受電弓條件接觸器）是否吸合，該接觸器吸合是26K06 動作進而產(chǎn)生預(yù)斷或強斷信號的前提條件。

（2）換向手柄置非0 位，檢查受電弓升起車QEL柜內(nèi)方向接觸器26K12 或26K13 是否有一個吸合，若吸合表明正常。若未吸合，更換相應(yīng)方向接觸器。

（3）行車過程中可觀察速度大于75km/h 時，如過分相時主斷可自動斷開但中壓不保持，則判斷此次過分相時預(yù)斷信號未發(fā)出，由強斷信號斷主斷，導(dǎo)致車組未進入中壓保持模式，更換26K06。

（4）若以上檢查均正常，則考慮過分相主機偶發(fā)性故障，可預(yù)防性更換過分相主機并持續(xù)追蹤車組過分相狀態(tài)。

4.2 主斷不自動閉合故障

（1）若26K06 分相區(qū)動作，其變量tzfordjopendi由0 變1 變化兩次，說明26K06 正常，若26K16 自鎖良好，則過分相中壓管理正常，主斷不閉合可檢查26K18 狀態(tài)。

（2）若26K06 僅動作一次或未動作，其變量tzfordjopendi 由0 變1 一次或一直等于0，則出現(xiàn)過分相時中壓不保持或主斷不自動閉合，更換26K06即可。

（3）若26K18 不得電或常閉觸點卡滯會導(dǎo)致主斷手動也無法不閉合，途中需換弓維持運行，入庫更換。可進一步分析DDU 數(shù)據(jù)，若tzrecoverydjdo36=1 或tzrecoverydjdo37=1 說明26K18上口有電，可監(jiān)控tzcomopendjdi由0變1后是否重新歸0，若一直為1 說明為26K18 自身問題；可進一步間接監(jiān)控控制變量tzintgfx3adi 由1 變0 重新變1，若為0 在排除26K18 基礎(chǔ)上可判斷為26K16 自身卡滯問題。

若以上檢查均正常，則考慮過分相主機偶發(fā)性故障，可預(yù)防性更換過分相主機并持續(xù)追蹤車組過分相狀態(tài)。

對于過分相主斷不自動斷開或閉合故障，其原因也有地面設(shè)備故障的可能。可以對故障信息進行梳理，若特定區(qū)段特定分相經(jīng)常出現(xiàn)該故障，可聯(lián)系電務(wù)部門檢查地面設(shè)備。

5 應(yīng)用效果

CRH5G 型動車組配屬我段以來，多次發(fā)生自動過分相故障問題，現(xiàn)場處理故障時主要將目光集中在自動過分相主機方面，未能結(jié)合車載數(shù)據(jù)深層次分析故障發(fā)生原因。要逐步實現(xiàn)動車組自主檢修，必須主動上手，分析原理，徹底解決現(xiàn)場生產(chǎn)中存在的一些技術(shù)方面難題。

該故障解析辦法貼合CRH5G 型動車組運用檢修現(xiàn)場實際，通過收集總結(jié)各類典型故障案例，利用動車組完善的車載數(shù)據(jù)功能，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)優(yōu)勢，通過原理分析結(jié)合車載數(shù)據(jù)再現(xiàn)動車組故障，精準定位故障點，大幅提升CRH5G 型動車組自動過分相故障查找效率，提升動車組運用品質(zhì)。