CRH380B型動(dòng)車組典型故障分析

【摘 要】列車運(yùn)行中牽引傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生的故障作為高速列車運(yùn)行中頻發(fā)的故障，其直接影響了列車的正點(diǎn)和安全運(yùn)行。本文對CRH380B型動(dòng)車組在運(yùn)行中發(fā)生的影響列車正點(diǎn)運(yùn)行的故障信息進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，對故障原因的進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵詞】高速列車；頻發(fā)故障；故障分析

0.引言

列車運(yùn)行中牽引傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生的故障主要是牽引丟失、主斷無法閉合，作為高速列車運(yùn)行中頻發(fā)的故障，其直接影響了列車的正點(diǎn)和安全運(yùn)行。由于該事故經(jīng)常造成意外停車，導(dǎo)致列車晚點(diǎn)，甚至嚴(yán)重晚點(diǎn)，影響了乘客的切身利益。所以有必要對其故障進(jìn)行分析。

1.功能簡介

受電弓將接觸網(wǎng)的AC25KV單相工頻交流電輸送給牽引變壓器，經(jīng)變壓器器降壓后的單相交流電供給脈沖整流器，脈沖整流器將單相交流電變換成直流電，將中間直流電路將直流電輸出給牽引逆變器，牽引逆變器輸出電壓、電流、頻率可控的三相交流電供給三相異步電動(dòng)機(jī)，牽引電機(jī)軸端輸出的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速通過齒輪傳動(dòng)傳遞給輪對，轉(zhuǎn)換成輪緣牽引力和線速度。

高壓電器設(shè)備完成從接觸網(wǎng)到牽引變壓器的接通與斷開，主要包括受電弓、高壓斷路器、接地開關(guān)、避雷器、高壓電纜等。

一個(gè)牽引單元的牽引主電路設(shè)備主要由1個(gè)受電弓、1個(gè)牽引變壓器（EC07）、2個(gè)牽引變流器（EC08/IC06）、8個(gè)牽引電機(jī)和2個(gè)牽引控制單元（TCU）組成。每個(gè)牽引電機(jī)帶有一套機(jī)械傳動(dòng)裝置包括齒輪箱、聯(lián)軸節(jié)。

1.1故障原因分析

列車運(yùn)行過程中牽引傳動(dòng)系統(tǒng)的主要故障有牽引丟失故障（55.17%）和主斷無法閉合故障（27.59%+9.2%）。

1.1.1主斷無法閉合

導(dǎo)致主斷路器不能正常閉合的原因有網(wǎng)壓超出正常范圍、過分相后閉合、牽引變壓器故障（降弓，斷開車頂隔離開關(guān)，升另一個(gè)牽引單元的受電弓，合主斷，繼續(xù)運(yùn)行）、牽引變流器故障（切除故障牽引變流器，合主斷，繼續(xù)運(yùn)行，主斷仍不能閉合或HMI顯示牽引變壓器故障，則按上述故障原因處理）、網(wǎng)絡(luò)通訊不良、主斷自身故障、高壓接觸器故障等幾種情況。主斷鎖閉，原因大多是軟件保護(hù)（對連接鎖閉的牽引設(shè)備所在的牽引單元進(jìn)行復(fù)位，如果主斷不能解鎖，對牽引單元的主斷進(jìn)行復(fù)位，主斷無法閉合期間，要檢查主風(fēng)管壓力，當(dāng)主風(fēng)管壓力低于7bar時(shí)，每次升弓時(shí)間不能超過10分鐘，否則會(huì)出發(fā)軟件保護(hù)而鎖閉）。

1.1.2牽引丟失

牽引丟失的原因很多：（1）接地故障監(jiān)控起作用（25EF）， 其原因是牽引變流器中間電壓超出正常值范圍時(shí)，檢測保護(hù)起作用，有時(shí)主斷會(huì)斷開；（2）牽引電機(jī)風(fēng)扇故障，其原因是：在TCU發(fā)出牽引電機(jī)冷卻風(fēng)扇啟動(dòng)指令和高低速指令后，如果在10s后仍未收到電機(jī)風(fēng)扇高速或低速運(yùn)轉(zhuǎn)反饋信號，TCU封鎖牽引并發(fā)出24D6故障報(bào)告；（3）MVB通訊故障（6144），其原因是：在CRH3C型動(dòng)車組中，每個(gè)牽引單元中CCU作為MVB的主設(shè)備，控制著所有的MVB設(shè)備，當(dāng)CCU與某個(gè)MVB的通訊中斷持續(xù)超過60s時(shí)，就會(huì)在HMI報(bào)警與某個(gè)設(shè)備的通訊故障。此外，還有軸承過熱或冷卻循環(huán)過熱、電機(jī)溫度傳感器誤報(bào)警、IGBT控制模塊監(jiān)測起作用、冷卻系統(tǒng)故障、軟件故障等原因。

1.1.3受電弓故障

受電弓無法升起或者自動(dòng)降弓其故障原因是軟件保護(hù)或者是碳滑板有裂紋導(dǎo)致空氣泄漏風(fēng)管漏風(fēng)。

1.1.4絕緣子“霧閃”現(xiàn)象

這是列車運(yùn)行中遇大霧天氣時(shí)經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。“霧閃”是在特殊季節(jié)、特殊運(yùn)行條件下，發(fā)生的車頂高壓擊穿放電現(xiàn)象。根據(jù)調(diào)查，在冬季，電力機(jī)車經(jīng)過大范圍的大霧地段運(yùn)行后，車頂絕緣子、受電弓等設(shè)備的迎風(fēng)面一般會(huì)產(chǎn)生5～20mm厚的霜狀冰。同時(shí)，由于車站、到發(fā)線、機(jī)待線等處的接觸網(wǎng)可能長時(shí)間無人清掃， 機(jī)車受電弓也會(huì)產(chǎn)生一層冰霜。

1.2故障的影響

通常，網(wǎng)壓超出正常范圍、網(wǎng)絡(luò)通訊不良導(dǎo)致主斷無法閉合，通過對動(dòng)車組的大、小復(fù)位操作可以恢復(fù)，若通過復(fù)位，故障仍然存在，可以切除單車牽引，正常閉合主斷，動(dòng)車組以減少50%的牽引功率運(yùn)行。

主斷無法閉合，意味著動(dòng)車組沒有了電源，將造成行車中非正常停車及空調(diào)等供電輔助設(shè)備無法使用等一系列后果，尤其是在繁忙的正線運(yùn)營時(shí)，會(huì)導(dǎo)致線路阻塞從而造成列車大面積晚點(diǎn)。因此，一旦主斷無法閉合，迅速判斷故障原因，及時(shí)進(jìn)行處理就顯得尤為重要。

受電弓迎風(fēng)面附帶的霜狀冰會(huì)使受電弓與接觸網(wǎng)的接觸壓力降低（能使接觸壓力減小40N左右）。絕緣子霧閃， 輕則接觸網(wǎng)斷電，重則燒網(wǎng)。嚴(yán)重影響列車行車安全。

2.制動(dòng)系統(tǒng)故障模式、原因及影響分析

列車行車過程中制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生最多的故障是速度傳感器信號故障（32.5%）、制動(dòng)無法緩解（22.5%）、報(bào)車軸不旋轉(zhuǎn)故障（5.0%）、制動(dòng)丟失（30.0%）。列車能否有效的制動(dòng)以及保證制動(dòng)時(shí)列車上的乘客有一定的舒適性很重要。

2.1制動(dòng)系統(tǒng)功能簡介

動(dòng)車組具有再生制動(dòng)、空氣制動(dòng)、停放制動(dòng)。制動(dòng)系統(tǒng)在列車最佳實(shí)用性和安全性上具有高度冗余性。一旦列車由于制動(dòng)故障而停止運(yùn)行，相應(yīng)設(shè)備會(huì)提供列車移動(dòng)到下一停止點(diǎn)的能力。

2.1.1常用制動(dòng)

常用制動(dòng)用于動(dòng)車組的常規(guī)制動(dòng)停車操控，常用制動(dòng)包括電制動(dòng)和空氣制動(dòng)，電制動(dòng)為常用制動(dòng)的主要制動(dòng)方式，空氣制動(dòng)在常用制動(dòng)中是作為電制動(dòng)補(bǔ)充的輔助制動(dòng)。為最大程度減小機(jī)械磨耗，常用制動(dòng)時(shí)優(yōu)先采用電制動(dòng)，在電制動(dòng)力不足或者電制動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，此時(shí)空氣制動(dòng)才投入使用補(bǔ)足所需的總制動(dòng)力。

2.1.2緊急制動(dòng)

在緊急制動(dòng)時(shí)，通過列車管的完全排風(fēng)，使得所有轉(zhuǎn)向架上的制動(dòng)作用力實(shí)現(xiàn)最大化。緊急制動(dòng)將一直保持直到列車完全停車。

2.1.3停放制動(dòng)

在拖車轉(zhuǎn)向架的每根軸上，裝有一套帶停放制動(dòng)功能的制動(dòng)夾鉗單元，在列車停車時(shí)，停放制動(dòng)能夠自動(dòng)施加，停放制動(dòng)應(yīng)具有自動(dòng)緩解功能。停放制動(dòng)實(shí)施后，可手動(dòng)緩解。

2.2故障原因分析

（1）制動(dòng)不緩解，包括常用制動(dòng)不緩解、緊急制動(dòng)不緩解、停放制動(dòng)不緩解，以及制動(dòng)丟失，其原因主要是BCU（制動(dòng)控制單元）故障，有可能是通訊故障，也可能是軟件故障或BCU內(nèi)部硬件損壞。停放制動(dòng)不緩解也可能是制動(dòng)缸的問題。

（2）傳感器故障，這是京津城際高鐵運(yùn)營以來發(fā)生頻率最高的故障之一。動(dòng)車組運(yùn)行速度很高，一旦發(fā)生故障需要及時(shí)告知司機(jī)和隨車機(jī)械師，所以為了保證列車的安全運(yùn)行，在動(dòng)車上安裝了很多傳感器，它能及時(shí)報(bào)告檢測部件的故障。傳感器故障有兩種情況：一種是轉(zhuǎn)向架監(jiān)測回路傳感器確實(shí)檢測到了熱軸和軸抱死，從而報(bào)故障；另外一種就是傳感器誤報(bào)，在動(dòng)車組運(yùn)行中發(fā)生了很多傳感器誤報(bào)現(xiàn)象。說明國產(chǎn)傳感器不穩(wěn)定，沒有達(dá)到動(dòng)車組的運(yùn)用要求。

2.3故障影響

列車運(yùn)行中發(fā)生制動(dòng)丟失，要切除故障車輛制動(dòng)單元，從而導(dǎo)致制動(dòng)率下降，列車降速晚點(diǎn)；列車在車站發(fā)生制動(dòng)不緩解，要及時(shí)檢查復(fù)位，或者啟用熱備，也會(huì)造成晚點(diǎn)甚至清客現(xiàn)象，給京津城際的運(yùn)行造成不良影響。

傳感器檢測異常，司機(jī)要降速運(yùn)行并加強(qiáng)跟蹤觀察；如已經(jīng)觸發(fā)制動(dòng)重新啟動(dòng)要以40km/h的速度運(yùn)行，嚴(yán)重影響列車的正點(diǎn)運(yùn)行。

而且動(dòng)車組的制動(dòng)、牽引、控制系統(tǒng)等各主要系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)、硬線等組合為一個(gè)整體，系統(tǒng)之間有著直接或間接的作用和影響。各個(gè)系統(tǒng)的故障均有可能引起列車級的聯(lián)鎖動(dòng)作與控制。

【參考文獻(xiàn)】

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