CRH3型動車組三級修特殊電纜試驗不通過故障分析及解決措施

張學秀, 張中寧, 劉兆卿

(唐山軌道客車有限責任公司， 河北唐山 063035)

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CRH3型動車組三級修特殊電纜試驗不通過故障分析及解決措施

張學秀, 張中寧, 劉兆卿

(唐山軌道客車有限責任公司， 河北唐山 063035)

分析回波損耗產生的原理，從回波損耗的定義，產生的原因及計算表達式3方面進行了介紹.然后使用Fluke DTX 1800測試儀對產生特殊電纜試驗不通過的故障進行定位查找，找到故障點為線纜的終端即連接器接線位置，進而對連接器接線工藝方法進行改進，制訂了檢查判定和重新制作連接器接線的標準，最后從數據上對比改進前和改進后的駐波比值，說明此方法的正確性，找出了一種修復三級修車輛問題特殊電纜的一種合理方式。

回波損耗; 特殊電纜試驗; 駐波比; MVB; 連接器接線

CRH3動車組三級檢修是指從新造或五級修后運行120±12萬km進行的一次修理，以確保動車組的運行可靠性和安全性。CRH3動車組三級檢修主要包括：入車輛廠、動車段靜態通電試驗鑒定、動態試驗鑒定等功能確認、外皮清洗、解編、架車、轉向架檢修、車輛設備分解與檢修、車輛設備組裝、油漆及標記、整車落車、稱重、編組、靜、動調試驗、試運行等。CRH3動車組車電設備保證動車組的安全運行。動車組經過120萬km的高速運行后，長期的電力傳輸，電氣設備的長期運行，也產生了損耗。如部分電氣設備的線路不暢、電氣設備布線老化以及部分電氣零部件產品的質保期到限等問題。CRH3第004列在廠內三級修時，需要進行通信系統(PIS、MVB、WTB等)試驗。在進行特殊電纜回波損耗試驗時，發現多根數據電纜沒有通過測試，以后車輛運行時可能會造成數據通信出現問題。

1　回波損耗的產生及分析

回波損耗(Return loss)又稱為反射損耗，是表示信號反射性能的參數。回波損耗是電纜鏈路由于阻抗不匹配所產生的反射，不匹配主要發生在連接器的地方，也可能發生于電纜中特性阻抗發生變化的地方。回波損耗是傳輸線端口的反射波功率與入射波功率之比，單位是dB，一般是負值，其絕對值可以稱為反射損耗。反射系數是反射波和入射波電壓之比。功率之比是電壓之比的平方，而在對數域里功率之比是電壓之比的2倍。

因此，回波損耗Return Loss與反射系數Γ的關系為：

電壓駐波比為:

回波損耗不但導致信號的傳輸損耗增大，并且會使傳輸信號畸變從而嚴重影響傳輸性能。我們要求回波損耗越大越好，即反射系數Γ越小越好，那么駐波比越小越好。

2　故障測試分析

回波損耗的測試試驗使用FLUKE DTX-1800測試儀，首先在使用FLUKE DTX-1800前要進行基準設置，保證測試設備FLUKE DTX-1800基準正確，具體步驟如下：

(1)連接永久鏈路及通道適配器，然后依圖1所示進行連接。

(2)將旋轉開關轉至“SPECIAL FUNCTIONS”，然后開啟智能遠端。

圖1　適配器連接示意圖

然后自動測試網絡雙絞線(WTB和MVB)，具體步驟如下：

(1)將適用于該任務的適配器連接至測試儀及智能遠端。

圖2　被測線纜連接示意圖

將測試結果保存后，對CRH3型動車組檢修過程中回波損耗的問題統計如表1所示。

由于阻抗不連續/不匹配所造成的反射，接收到的在不同位置發生的發射信號的時間是不同的，因此回波損耗的故障定位可用HDTDR 進行分析定位。從測試結果分析回波損耗的故障定位于電纜的終端，即連接器接線位置，故需要改善連接器接線的工藝方法。

3　故障解決方法

數字通信電纜物理結構大概有3種，(1)非屏蔽雙絞線(Unshielded Twist Pair,簡稱UTP)：是目前國內應用最多的布線系統，適用于傳輸帶寬在250 MHz 以下，沒有特殊性要求的網絡應用，其優點是整體性能優良、成本低,施工和維護比較方便。在6類布線系統已經達到了UTP 的性能極限。(2)半屏蔽雙絞線(Foil Twist Pair,簡稱FTP)：介于UTP 與STP 之間，是用鋁箔進行屏蔽，帶寬較大、抗干擾性能強。相對的，價格及安裝成本方面要比UTP高一些，且線纜彎曲性能稍差。6類線及之前的屏蔽系統多采用這種形式。(3)屏蔽雙絞線(Shielded Twist Pair,簡稱STP)：每一對線都有鋁箔屏蔽，4對線絞合在一起還有一個公共的金屬屏蔽網，此為7類線的標準結構。現在最為熱門的話題就是7 類線，ISO(國際標準化組織)/IEC(國際電工委員會)也制訂了7 類標準，其帶寬將達到600 MHz，它適用于高速網絡的應用，提供高度保密的傳輸，支持未來的新型應用，有助于統一當前網絡應用的布線平臺，使得從電子郵件到多媒體視頻的各種信息都可以在同一套高速系統中傳輸。但是由于屏蔽層的多出，7 類線線徑較大，所以在安裝時要留有較大的空間和彎曲半徑。CRH3型動車組上的無鹵多功能車輛總線MVB，屬于STP屏蔽雙絞線，線型為BL-02XS(ST)CHXOE 2×2×AWG20，此互聯電纜用于鐵道車輛上最大10 M帶寬的數字信號的傳輸。平均特性阻抗(1～10 MHz)(120±12)Ω，回波損耗(1～10 MHz)≥25 dB。四芯電纜鉸接長度≤65 mm，紅色和黑色線芯鉸接，白色和黃色線芯鉸接，之后兩組鉸接線再進行鉸接。

表1　回波損耗問題統計表

針對回波損耗的問題制訂了檢查判定和重新制作連接器接線的標準：

①進入連接器外殼內的電纜不能太長，過分彎曲影響信號傳輸質量，應不留余量，但保證接線后電纜無應力。

②檢查屏蔽層狀態：屏蔽層處于均勻上翻狀態，無嚴重磨損臟污現象，如圖3所示。

圖3　良好的屏蔽層狀態圖

如果屏蔽損壞或臟污嚴重，將損壞或臟污的屏蔽剪掉，使用剝線刀剝除電纜絕緣皮，并將電纜屏蔽層均勻的上翻后在屏蔽根部套上熱縮管熱封，注意屏蔽層露出尺寸。

③查看線芯狀態：線芯長度必須符合表2， MVB、WTB電纜線(除Quintax模塊)盡量短，呈雙絞線形式，兩根線芯均勻雙絞在一起，盡量如同線芯在絕緣皮內的纏繞狀態，無受力，雙絞線不能散開。不合格的線芯狀態如圖4所示，合格的線芯狀態如圖5所示。

表2　特殊線纜接線制作尺寸表

圖4　不合格狀態圖

圖5　合格狀態圖

如果線芯太長用斷線鉗將長出的部分剪掉，用剝線鉗剝去線芯絕緣皮，要求線剝完后，不能散，不得有斷股現象，絕緣外皮要整齊。壓接插針后，將兩根線芯均勻雙絞在一起插入模塊內。

④檢查插針狀態：插針壓接牢固，無毛刺，插針根部無斷股，端子卡簧和端子前端不變形無損傷，如圖6所示。

圖6　良好的插針狀態圖

如果插針有損壞變形、有毛刺和斷股現象應將線纜從插針根部斷掉，用剝線鉗剝線。剝線完成后，把線放入相應的插針內，從窺視孔中可以看到導線，使用調整好的099990000001壓接鉗進行壓接。壓接完成后，保證無毛刺、不能壓到絕緣外皮上、不能把插針壓裂、插針根部不能有斷股。把壓接好的插針按接線表插入相應的模塊內。并適當用力推插針，或者拉與插針相連的電線，確認插針已經送到位。

按照以上檢查判定標準將連接器重新接線制作后，駐波比改進數據如表3所示。

4　結束語

以上方法，找出了一種修復三級修車輛問題特殊電纜的一種合理方式。通過對實物質量的控制，解決了特殊電纜回波損耗不達標的問題。收到了經濟和社會效益，首先避免了換線，節約了大量返工工時費用，通過車間核算一輛車的返工費用就高達6 530元，按照14輛車返工量計算，單工時費就可節約91 420元；其次是取得了巨大社會效益，回波損耗試驗不通過問題解決后，使得三級修動車組能夠順利交付，提高了列車網絡系統的安全性和可靠性，產品品質得到很大的提升。

表3　工藝改進前后數據對比表

[1]王蕊，陳葉楠，趙洪，等.對稱數字通信電纜結構回波損耗影響因素分析[J]. 電線電纜，2003，(2)：20-24.

[2]徐云有.高速數字無屏蔽通信電纜回波損耗問題研究[D].上海：上海交通大學，2008.

[3]于海波.高速動車組網絡雙絞線自動檢測及故障自動定位[C]∥第八屆中國智能交通年會論文.2013:330-335.

[4]Fluke DTX-LT(福祿克DTX-LT)電纜認證分析儀介紹[Z].

Fault Analysis and Solutions of Special Cable Test No Pass in Three-level Maintenance of CRH3EMU

ZHANGXuexiu,ZHANGZhongning,LIUZhaoqing

(CRRC Tangshan Railway Vehicle Co., Ltd., Tangshan 063035 Hebei, China)

This paper introduces the principle of the return loss including the definition, cause and calculation expression, uses FLUKE DTX 1800 tester to find that the fault location of special cable test no pass is the cable terminal (i.e. the connector position), improves the wiring connector process, and establishes the standard of examination judgment and recreating the connector connection. By contrasting the standing-wave ratio data before and after the improvement, the correction of this method is verified, so a rational way to repair three-level maintenance’s special problematic cable is found.

return loss; special cable test; standing-wave ratio; MVB; connector connection

1008-7842 (2016) 02-0076-04

??)女，工程師(

2015-09-10)

U279.3+3

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.02.19