CRH2E型動車組自動降弓故障原因分析及措施

韓利超 上海鐵路局上海動車客車段

自2011年7月至12月，上海鐵路局CRH2型動車組在線運行共發生5起受電弓自動降弓故障。經統計，2011年7月以來，全路CRH2型動車組共發生22起同類故障。經討論分析和調查研究，發現主要是CRH2E型動車組受電弓自動降弓故障的原因與線路干擾有關。

1 故障現象及分類

動車組在運行途中受不明原因自動降弓，司機按規定停車后，隨車機械師下車對受電弓進行外觀檢查，無異常后重新升降弓或換弓運行后均能使故障消除。

總結分析全路CRH2型動車組22起受電弓自動降弓故障，原因主要有以下四類：①受電弓運行中受飛鳥等異物擊打，造成碳滑板漏風、風管斷裂等，共9起；②司機誤操作，已確認2起；③受電弓控制閥板本身質量問題，共3起；④其他原因8起。排除異物擊打、司機誤操作或磨耗到限導致的碳滑板漏風、管路漏風等非車輛設備故障，受電弓其他原因的自動降弓主要集中在CRH2E車型，發生故障的區間以京滬線或京滬跨線為主。

2 故障原因初步分析

2.1 CRH2E動車組的受電弓升降弓過程

CRH2E動車組的受電弓控制電路見圖1。以前弓為例，升降弓邏輯有以下過程：

(1)升弓過程：操作升起受電弓開關(PanUS)后，升起受電弓的指令106X線或者106Y線被加壓。對于加壓106X線、106Y線中的哪一個，由受電弓的切換開關（PanCGS）進行選擇。106線被加壓后，PanUR被勵磁，PanUR的常開接點處于關閉的狀態，如果沒有輸入降下受電弓的指令(PanDWR非勵磁)，受電弓上升電磁閥被勵磁，受電弓上升。

(2)降弓過程：操作降下受電弓開關(PanDS)后，受電弓下降指令107線被加壓，同時VCB斷開指令8線被加壓，降下受電弓繼電器(PanDWR)被勵磁，PanDWR的常閉接點處于打開狀態，使PanUV成為非勵磁，受電弓降下。

圖1 CRH2E型動車組受電弓控制回路

2.2 受電弓自動降弓的原因

根據受電弓控制回路及升降弓控制原理分析，受電弓自動降弓主要有以下三種原因。

2.2.1 司機誤操作

由于CRH2E型動車組司機操縱臺"VCB斷"按鈕和"降弓"按鈕緊鄰，司機在行車過程中目視前方，進行手動過分相時，容易誤操作"降弓"按鈕，導致受電弓降下。

2.2.2 受電弓漏風、壓力不足等造成的ADD保護性降弓

根據調查情況，上述8起受電弓自動降弓的動車組回動車所檢修庫檢查后，受電弓供風情況正常，排除此原因。

2.2.3 降弓控制回路在列車運行中受干擾導致降弓

CRH2E型動車組為200 km長編臥鋪動車組，為16編組車輛，降弓指令線107線貫穿全列。在車輛通過分相區或者進出站道岔集中區（牽引啟動或者再生制動）時，由于負載突變或線路回流不暢等原因，容易在控制回路107線中產生較大干擾，當干擾電壓的幅值達到降弓繼電器最低動作電壓，持續時間達到降弓繼電器的響應時間時，就會造成繼電器誤動作，受電弓自動降下。

3 故障處理階段措施

（1）制定受電弓關鍵環節卡控措施，聯合受電弓專業廠家制定專項點檢表，對升降弓回路的配電盤接插件、控制閥板、車頂受電弓碳滑板等部件進行重點監控。

（2）針對司機操縱臺"VCB斷"按鈕和"降弓"按鈕相鄰容易造成誤操作的現狀，主機廠通過設計驗證報鐵道部后進行了變更，將"降弓"按鈕與"恒速切"按鈕位置進行了對調。

（3）成立專門攻關小組，制定故障排查方案，并于9月底在CRH2140E、CRH2123E上安裝監控儀器，采集受電弓異常信息。該故障具有一定的發散性，安裝監控儀器的兩列動車組并未發生自動降弓故障。

4 故障進一步分析

從2011年10月份下旬起，CRH2E型動車組自動降弓故障仍在發生，進一步擴大跟蹤車輛，先后在CRH2138E、CRH2126E等10列CRH2E型動車組上安裝儀器，進行數據記錄，并陸續捕捉到異常信息，初步確定自動降弓與線路異常干擾有關。

表1為2011年11月15日通過監測設備跟蹤CRH2131E、CRH2126E兩列動車組的受電弓指令線信號記錄。

表1 動車組的受電弓指令線信號記錄

京滬線路之間的受電弓正常操作都在到達終點站進行受電弓換端操作時進行，計數器次數肯定小于10。由上表可看出，而實測高達200多次的受電弓指令線信號肯定為干擾。

圖2為CRH2140E動車組降弓指令線107線的記錄波形。

圖2 CRH2140E拔取主控時107線波形

在上海進行動車組模擬操作，也檢測到受電弓指令線107電壓受到異常干擾。通過測試發現，貫穿全列的降弓指令107線，在進行司機操作時，隨著直流負載的加載，會出現存在異常干擾，干擾呈現最大幅值73 V左右，0.2 ms寬，總寬度2.5 ms左右的脈沖群形式，并伴有幅值20 V左右浪涌脈沖。根據降弓電路設計，73V的干擾信號如果持續時間過長，就足以造成受電弓降弓繼電器的動作。

5 制定解決措施

根據上述電路分析以及前期現車檢測和庫內模擬測試結果，就消除干擾對降弓回路的影響確定改進方案：對降弓控制電路優化設計，通過增加延時動作功能消除異常干擾誤動作。

方案基本電路和控制原理見圖3，其抑制干擾原理如下：

根據目前線路監測獲得的干擾脈沖特性，干擾脈沖為毫秒級。在降弓控制回路中增加降弓延時繼電器PanDRT（延時動作時間初步定為1 s，可調整），當107線被干擾得電，得電脈寬小于1 s時，延時繼電器PanDRT不得電，同樣降弓指令繼電器PanDWR/PanDWAR不會得電，升弓指令繼電器PanUR保持得電，受電弓一直保持升弓狀態。

圖3 受電弓控制回路增加延時繼電器

通過上述調整"VCB斷"和"降弓"按鈕位置以及在受電弓控制回路增加延時繼電器方案，實現防止司機誤操作和抑制干擾功能，解決了CRH2E型動車組受電弓自動降弓問題。