內燃機車常見微機系統信號干擾問題分析處理

中國中車戚墅堰機車有限公司 王力鋒

一、微機系統及潛在隱患簡介

內燃機車微機系統是機車控制的核心部件，在國內燃機主機廠較多，微機控制系統結構有所不同，但大體功能相同，直流傳動機車微機控制系統一般由機車微機控制裝置，調速器和微機診斷顯示屏組成，通過通訊線纜連接實現通訊，因此其工作的穩定性決定了機車的整體性能。然而機車上的各設備功率大小不一，各類型線纜采用集中布置方式，運行時，交流線及功率較大線纜會產生電磁能量，機車的電磁環境非常惡劣。微機采集信號主要有兩種，數字量和模擬量，主要來源于機車上的繼電器和傳感器，其中傳感器傳遞的信號相比數字量都較弱，因此電磁能量會在線路上對其造成一定的干擾，其次由于機車惡劣的運行環境導致線束老化，油水污泥侵蝕等都會造成數據傳輸失誤，使微機檢測信號誤差增大，甚至無法工作。為了保證機車微機控制系統能可靠穩定的工作，機車上信號線纜都采用屏蔽線，并將屏蔽層與微機柜外殼相連，盡可能減小干擾源對微機信號的影響。但微機控制系統有時還是會發生機車參數顯示不準確，保護誤動作等微機失控的故障。機車上電磁干擾是不可能完全去除的，因此必須解決好機車微機系統信號干擾的問題。

二、故障原因分析排查方法

微機受到干擾現象一般表現為①機車運行過程中1- 6D電機轉速波動超差，造成“空轉撒沙”。 ②水阻試驗或自負荷試驗過程中電機有轉速顯示。③機車正常運轉過程中發生柴油機“超速報警”停機。④前后增壓器轉速波動大或發生“增壓器超速報警”。⑤自負荷試驗時電機電流顯示不準確。發生此類故障時一般先從各相應的傳感器狀態、檢測線路的絕緣狀態、機車上所采用的屏蔽措施是否有遺漏，及機車布線是否符合要求等方面去排查，確認都無誤后可考慮更換微機插件板。

（一）機車在運行過程中電機轉速波動大，發生“空轉撒沙”

案例：DF11—0039機車在正線試運過程中，當機車速度在102km/h以上時發生“空轉撒沙”。觀察故障現象，發現5D電機轉速波動較大，相應5D電流平穩不波動。因正線試驗條件限制，先更換微機柜16槽114插件板，再試，速度102km/h以上時還是發生“空轉撒沙”。途中停車時，停機測量各軸位電機轉速測量線路，發現5D線路對機車外殼有40KΩ阻值。回廠后重新測量檢查，發現車架下部5D轉速線插座內部有灰塵積聚，造成線路絕緣低。對5D轉速線插座清理后絕緣值變大,重新正線試運進行驗證,故障消除。發生“空轉撒沙”現象時，應查看電機電流是否波動,及機車速度,判斷電機是真空轉還是假空轉，電機電流和轉速都相應波動為真空轉，可降低柴油機轉速減小輸出功率來防止空轉發生。若為假空轉，電機電流不波動，電機轉速波動很大。故障排查從線路的對地絕緣狀態和相互間絕緣來檢測判斷，測量對應電機轉速測量線路對機車外殼絕緣是否良好，及測量線路相互間絕緣，電機轉速傳感器參數和絕緣狀態是否符合要求。

（二）水阻試驗或自負荷試驗過程中電機有轉速顯示

案例：DF11G—0216機車在水阻試驗中發生1～6D電機有轉速顯示，測量各轉速傳感器線路對地絕緣和線路相互間絕緣及傳感器參數都正常符合要求，將1～6D電機轉速測量線路中屏蔽線在103微機插頭上拆分開，加載16位，1～6D，但16位加載一段時間后1～6D電機又顯示有轉速了。觀察加載到16位的全過程，前段時間電機轉速不顯示，說明沒有產生干擾信號，后段時間有1—6D轉速顯示，說明有干擾信號生了，進入1～6D轉速測量信號通道。在這個過程中只有前、后冷卻風扇轉速是從低速到高速變化的，重新加載，發現前后冷卻風扇轉速到800-900r/min時，1～6D開始有轉速顯示，隨著轉速升高，1～6D轉速也越來越高。將冷卻風扇轉速線拆開后，干擾現象消失。然后分別拆分判斷，當后冷卻風扇轉速線接入時，有干擾產生，判斷后冷卻風扇轉速傳感器及傳感器插頭到對接點線路有問題，將后冷卻風扇轉速傳感器及傳感器插頭到對接點線路全更換，再加載16位，前后冷卻風扇轉速到800-900r/min時，1～6D無轉速顯示，待風扇轉速轉足后，繼續16位功率15分鐘后1～6D轉速也沒出現，故障解決。在此故障處理過程中，從故障現象到最終問題解決，故障現象與處理問題點都不對應，說明干擾發生的隨機性，在處理故障時要觀察全面。

（三）機車正常運轉過程中發生柴油機“超速報警”停機

案例：DFz11—0003A機車在機務段運用中發生柴油機“超速報警”停機，赴段處理，檢查機車絕緣、轉速測量線路，發現屏蔽層不通，插頭內26腳插針屏蔽線脫落。造成屏蔽層有斷點，抗干擾性能變差。重新壓接插針，進行自負荷試驗，試驗多次，并跟車觀察，“超速報警”一直沒有出現，故障處理完成。此故障說明機車電磁環境比較復雜，如果屏蔽措施有遺漏或缺陷，干擾信號就會影響微機系統正常工作。

（四）前后增壓器轉速波動大或發生“增壓器超速報警”

柴油機轉速穩定不變時，增壓器轉速也是相對穩定的，若發生增壓器轉速波動大或發生“增壓器超速報警”，一般應先檢查線路絕緣是否良好、增壓器轉速傳感器插頭內焊接是否準確完好、傳感器線路的屏蔽線在傳感器插頭處應斷開，屏蔽層用絕緣包布包好，防止與機車外殼碰觸造成接地引入干擾、傳感器參數是否符合要求，都準確良好，還應檢查傳感器的安裝是否正確。

（五）自負荷試驗時電機電流顯示不準確參數

機車在自負荷試驗時，若出現顯示電機電流偏差大的問題。一般為電流互感器自身問題或電流互感器受到電磁干擾造成，在查找故障時，可用鉗形表測量偏差電流互感器通過的實際電流值，與微機屏顯示電流作比較，若牽引工況各電機電流均勻正常，就自負荷工況時電流偏差大，可判斷該電流互感器受到電磁干擾。因自負荷工況時，有電流流過自負荷閘刀連接銅排，產生電磁磁場，造成電流互感器工作不正常。電磁干擾影響微機正常工作，必須采取有效的措施，消除干擾的影響。通過多次防護試驗，確定了防護效果最佳的方案：對受干擾的電流互感器加裝屏蔽罩及自負荷閘刀連接銅排加裝屏蔽隔板。

三、結束語

隨著機車微機控制技術的發展，電磁兼容性和信號干擾屏蔽問題越來越重要，目前我國對電力機車、交流機車電磁兼容及信號干擾屏蔽的研究已經取得了很大的進展，但在直流傳動的內燃機車上由于問題不是很突出，該項學術在直流傳動內燃機車上的應用和研究還較少，作為內燃機車主機廠和龍頭企業我們應努力吸取其他車型各種相關研究成果和經驗，結合內燃機車的實際情況，采取切實有效的措施徹底杜絕此類問題的發生，而不是發生問題解決問題，而是從設計的根源考慮，強化內燃機車微機控制系統的運行可靠性。

[1]姚曉陽．國產內燃機車微機控制系統的發展與展望[J]．機車電傳動,2002(3)．