關于HXD2型電力機車拖車損失故障分析及探討

李建斌

（大同鐵路分局 湖東電力機務段，山西 大同037006）

0 引言

HXD2 型電力機車是由兩節相同的機車組成的雙節重聯重載電力機車， 其控制系統是由微機控制系統、WorldFIP 網絡通信系統和DC110V 電氣控制電路組成。兩節機車數據通訊采用WorldFIP 網絡通信系統中的FIPT 網進行數據交換， 在機車運用中如果兩節機車間的FIPT 網出現中斷，即操作節機車與非操縱節機車間的數據通訊丟失，這種現象稱為拖車損失故障。當拖車損失故障發生時，即使FIPT 網連接恢復，兩節機車仍需重新上電重啟才能重新建立通訊，極大的影響了運輸暢通。

1 HXD2 型電力機車網絡結構

HXD2 型電力機車的微機網絡控制系統的通信結構分為兩級：車輛級通信和列車級通信，對應的FIP 網是：FIP 車輛網（即FIPV 網）和FIP 列車網（即FIPT 網）。 單節機車內部控制單元間的通訊路徑為FIP車輛網（FIPV 網），兩節機車間的通訊路徑為FIP 列車網（FIPT 網）。

HXD2 型電力機車的列車級通信主要通過FIPT 網進行， 用于每臺機車的兩節機車間或連掛的兩臺重聯機車之間所有的功能和信息交換。 出于通信安全性和可靠性的考慮，FIPT 網與FIPV 網類似，也采用雙路介質冗余設計。 HXD2 型機車FIPT 網的交換終端為兩節機車的主處理單元MPU（Main Processor Unit），操縱節機車的MPU 將操縱命令通過FIPT 網傳輸至非操縱節MPU，非操縱節機車的將本節機車的狀態數據通過FIPT 網傳輸至操縱節。 其網絡結構如圖1。

2 拖車損失故障現象及原因分析

HXD2 型機車A、B 節網絡通信中斷則會造成“拖車損失”故障。根據機車操縱節及前后弓選擇不同則具體故障現象也不同：

1）A 節操縱，升B 節受電弓，合主斷，機車發生拖車損失故障時，主斷路器斷開，B 節受電弓降下，后弓升不起，AB 閘缸壓力無變化；此時可升前弓合主斷，但至拖車損失故障發生后約30 分鐘后B 節蓄電池斷電，B 節控制回路失電，列車管降零。

2）A 節操縱，升A 節受電弓，合主斷，機車發生拖車損失故障，主斷路器、受電弓正常，AB 閘缸壓力無變化；如繼續運行，則當拖車損失故障發生約30 分鐘后B 節蓄電池斷電，B 節控制回路失電，列車管降零。

圖1

通過對2011-2013 年發生的拖車損失故障的分析及處理結果(見表1)，可以看出HXD2 型電力機車拖車損失故障的原因主要有以下幾種：

1）內重聯線斷開

通過對發生拖車損失故障機車的機車數據分析，在拖車損失故障發生前一段時間，FIPT 網中的A 網或B 網已經斷開連接，數據記錄如下：

A 節 發 生 時：“ME_MEDA1 : FIP TRAIN A2 medium failure”或“ME_MEDA2: FIP TRAIN A1medium failure”

B 節 發 生 時：“ME_MEDB1 : FIP TRAIN B1 medium failure”或“ME_MEDB2: FIP TRAIN A1medium failure”

在機車運行中，如果另一路備用網絡由于插接不到位、震動而斷開，則會導致拖車損失故障的發生，數據記錄為“DA_DIFIPT: Missing vehicule on FIPT”。

2）MPU 故障

HXD2 型機車FIPT 網的連接是串聯連接， 即整個網絡上的設備必須在線，硬線連接不能斷開，即使MPU 故障，可以通過切換機車控制通道的方法來維持運行， 但一旦MPU 中網絡控制部分故障（MPU仍然有電），會導致機車數據不能順利傳遞，從而導致拖車損失故障的發生。 此時，機車數據中故障MPU 會產生大量無規律故障代碼。

3）外重聯線接地故障多機重聯運行的需要，HXD2 機車在機車前端設置有外重聯線， 其中外重聯線的17、18 點為FIPT。 在機車運用中，外重聯線老化、破損或外重聯插頭進水導致外重聯線接地，如此時外重聯線中的FIPT 網線路接地（即17、18 點位線路接地），則會導致機車數據不能正常傳輸，從而產生拖車損失故障。 此時機車數據同樣會記錄故障數據 “ME_MEDA1 : FIP TRAIN A2 medium failure”或“ME_MEDA2: FIP TRAIN A1medium failure” （ 如B 節 則 記 錄 為“ME_MEDB1 : FIP TRAIN B1 medium failure” 或 “ME_MEDB2: FIP TRAIN A1medium failure”）

3 解決方案及改進措施

針對拖車損失故障產生的原因， 根據HXD2 型機車網絡結構特點，制定了以下解決方案和改進措施，盡可能減少拖車損失故障的發生：

1） 內重聯線斷開造成拖車損失故障， 在日常檢修作業中加強FIPT 網內重聯線的檢查，確保插接牢固。 日常下載分析機車數據時，如發現“ME_MEDA1 : FIP TRAIN A2 medium failure”或“ME_MEDA2:

FIP TRAIN A1medium

failure” （如B節則記錄為

“ME_MEDB1: FIP TRAIN B1 medium failure” 或

“ME_MEDB2:FIP TRAIN A1medium

failure”）多 次重復出現，則針對性對相應FIPTA 或FIPTB 網絡進行校驗檢查，及時發現狀態不良網絡，排除故障隱患。

表1

2）HXD2 型機車在日常運用中，MPU 中的部分板卡易發生偶發性故障， 會在機車數據中會產生相應的數據記錄， 如 “DC_PTTF :Transmission des ordres de T/F”、“DC_DAL241 : Def. alim. 24V convert.1”等，通過分析機車數據，如發現某個MPU 經常性有各種無規律故障或事件記錄，那么說明此MPU 狀態不良，則應對此MPU 進行及時更換，以排除故障隱患。

3）FIPT 網外重聯線老化、破損及外重聯插頭、插座進水造成的拖車損失故障，應根據機車實際運用情況，如機車長時間不使用外重聯功能進行雙機或多機重聯運行， 可將FIPT 網外重聯線在機車頭部內端子排BB-UM-CF 及BB-UM-CM 上的第3、4 點接線進行甩線處理，斷開FIPT 網在機車內部與機車外部CF-FF-UM-G 及CF-FF-UM-G的連接，徹底杜絕由于FIPT 網外重聯線老化、破損及外重聯插頭、插座進水造成的拖車損失故障。

4) FIPT 網數據傳輸的周期為30ms， 當機車運行中沖動過大，會導致FIPT 網內重聯線瞬間斷開，斷開時間大于60ms（在一個數據交換周期內如檢測到數據通訊錯誤，此時會再次重新進行一個周期的數據通訊檢測）時，則會發生拖車損失故障。通過增大HXD2 型機車拖車損失故障的控制邏輯故障判斷時間， 在適當的時間內如A、B 節數據通訊恢復，則不產生拖車損失故障，機車繼續正常運行。

4 結論

由于HXD2 型機車在大秦線特殊的重載運輸環境下，一旦機車發生拖車損失故障，機車會產生列管降零的懲罰制動，如發生故障后未發現故障提示仍繼續運行則會產生緊急制動，會對安全運輸產生不可預測的后果。 故障發生后，如果要消除故障，必須停車斷電，重新上電才能使機車重聯功能恢復正常，此過程需要較長時間，對大秦線運輸暢通產生較大的影響，通過對故障的分析、原因的查找，制定出相應的措施可大大減少拖車損失的發生，有效的保證機車運行的安全，保證大秦線運輸暢通。

［1］張曙光.HXD2 型電力機車[M].北京：中國鐵道出版社，2009.