關(guān)于HXD2型機車JZ-8制動機系統(tǒng)MVB通訊 異常故障原因分析及整改措施

胡兆花, 曹興華

(中國鐵路蘭州局集團有限公司 迎水橋機務段， 寧夏中衛(wèi) 751702)

配屬迎水橋機務段HXD2型機車共有145臺，其中有8臺機車裝有JZ-8型制動機系統(tǒng)，該車由中車大同電力機車有限責任公司制造，為交流傳動八軸9 600 kW貨運電力機車，分為A節(jié)和B節(jié)，作主/從控架構(gòu)配置。JZ-8型機車制動控制系統(tǒng)采用微機控制技術(shù)，實現(xiàn)列車自動制動與機車單獨制動、空氣制動與動力制動的聯(lián)鎖、斷鉤保護、列車充風流量檢測、無動力回送、制動重聯(lián)、列車速度監(jiān)控配合、備用制動等功能。具備單機自檢、故障診斷、數(shù)據(jù)記錄與存儲等智能化、信息化功能，具備MVB、CAN、RS485等網(wǎng)絡(luò)通訊接口，通過網(wǎng)絡(luò)能實現(xiàn)遠端制動重聯(lián)控制，適應現(xiàn)代機車制動機信息化以及網(wǎng)絡(luò)控制的發(fā)展要求。2017年9月16日—10月15日，該型機車發(fā)生了3起制動機系統(tǒng)MVB數(shù)據(jù)卡滯造成異常牽引封鎖，導致機車運行區(qū)間發(fā)生設(shè)備故障，給鐵路運輸安全帶來極大危害。

1 故障概況

(1)故障發(fā)生時刻機車故障記錄統(tǒng)計表。

表1 故障記錄

(2)故障發(fā)生時刻機車故障描述

HXD2-1444號機車9月16日下午15:56:12—17:45:15發(fā)生異常牽引封鎖事件時， 機車B節(jié)為主控，A節(jié)為從控。B節(jié)的DDU顯示屏上報轉(zhuǎn)向架1/2制動缸壓力異常。

HXD2-1472號機車10月5日下午17:55:32—18:07:02發(fā)生異常牽引封鎖，故障發(fā)生時，機車B端為主控，A端為從控。司機反映制動系統(tǒng)無異常，制動顯示屏壓力 數(shù)據(jù)正常，6A及LKJ信息正常無故障提示。從控端A端的DDU顯示屏上報轉(zhuǎn)向架1/2 壓力異常，如圖1所示。

HXD2-1469號機車10月15日正常運轉(zhuǎn)沒有發(fā)生牽引封鎖。回段后下載MPU 數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)：機車B端發(fā)生MVB數(shù)據(jù)卡滯。運行期間司機反映制動系統(tǒng)無異常，制動 顯示屏壓力數(shù)據(jù)正常。A端、B端的DDU顯示屏上報轉(zhuǎn)向架1/2壓力異常。

2 故障原因分析

2.1 故障顯示機制

HXD2機車通過DDU顯示屏顯示故障信息。機車運行過程中，制動控制單元BCU 通過MVB網(wǎng)絡(luò)，將機車制動缸、列車管、均衡風缸壓力等數(shù)據(jù)傳輸給MPU, MPU結(jié)合機車目前運行狀態(tài)進行綜合判斷，如果判斷機車制動缸壓力異常，觸發(fā)牽引封鎖，并在DDU顯示屏上顯示相應故障信息。

2.2 故障癥結(jié)分析

(3臺機車故障現(xiàn)象一致，以HXD2-1472號機車為例進行分析。)

(1)機車運行狀態(tài)

在牽引封鎖發(fā)生時，機車處于運行(非制動)狀態(tài)，機車主控端B節(jié)的制動顯示屏顯示的主控從控共計4個制動缸的壓力為0,制動系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。LKJ裝置在運行過程中未觸發(fā)懲罰制動。

(2)數(shù)據(jù)分析

①事件記錄及MPU分析

制動系統(tǒng)的事件記錄分析：HXD2-1472號從控節(jié)(A節(jié))機車的事件記錄自17:16:12—18:51:20 之間，沒有故障發(fā)生；HXD2-1472號主控節(jié)(B節(jié))機車的事件記錄自17:42:20—18:58:37 之間，沒有故障發(fā)生。

MPU數(shù)據(jù)分析：從控節(jié)(A節(jié))機車的MPU數(shù)據(jù)正常，可以準確反映機車狀態(tài)。

綜合分析：故障時刻HXD2-1472號主控節(jié)(B節(jié))與從控節(jié)(A節(jié))的制動控制系統(tǒng)作用正常：列車管、均衡風缸以及機車制動缸壓力與制動指令吻合，BCU控制壓力正常，且未報故障。導致牽引封鎖的原因應是MVB通訊數(shù)據(jù)發(fā)生了卡滯，導致MPU誤判故障，發(fā)出了“轉(zhuǎn)向架1/2制動缸壓力異常”的信息。

②MVB通訊數(shù)據(jù)發(fā)生卡滯的誘因

下載的MPU數(shù)據(jù)中沒有BCU單元的MVB生命信號，難以迅速判明故障的具體位置是存在于BCU單元還是MVB網(wǎng)絡(luò)。為此進行了3項試驗以驗證MVB數(shù)據(jù)卡滯原因：一是上電即強制制動網(wǎng)絡(luò)板卡生命信號不變，其他數(shù)據(jù)正常發(fā)送，試驗結(jié)果是MPU可以檢測到BCU的網(wǎng)絡(luò)信號異常并將記錄的狀態(tài)數(shù)據(jù)清零；二是上電后網(wǎng)絡(luò)板在系統(tǒng)穩(wěn)定后持續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)1 min，強制停止MVB上傳數(shù)據(jù)更新，結(jié)果是MPU導出數(shù)據(jù)出現(xiàn)卡滯狀態(tài)；三是將EBCU斷電，強制EBCU節(jié)點掛起，結(jié)果是MPU記錄的狀態(tài)數(shù)據(jù)清零。 以上試驗說明MPU對BCU的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行了有效性判斷;也說明了 MVB數(shù)據(jù)卡滯故障有兩種可能：一是BCU內(nèi)部數(shù)據(jù)出現(xiàn)故障，只有生命信號在更新，狀態(tài)數(shù)據(jù)卻不更新，網(wǎng)絡(luò)認為BCU數(shù)據(jù)有效所以不清零；二是BCU網(wǎng)絡(luò)板出現(xiàn)故障，生命信號與狀態(tài)數(shù)據(jù)都不更新，總線數(shù)據(jù)卡滯。經(jīng)過以上試驗可以判定是BCU上傳MVB的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了故障。

③MVB通訊數(shù)據(jù)接收邏輯(見表2)

表2 MVB通訊數(shù)據(jù)接收邏輯表示

④故障問題分析

故障車上出現(xiàn)了MVB數(shù)據(jù)卡滯,說明MVB的數(shù)據(jù)幀是存在的，但是由于沒有BCU生命信號的記錄，所以卡滯的原因要么是BCU的MVB生命信號保持不變，要么是BCU的MVB生命信號正常但是狀態(tài)數(shù)據(jù)保持不變。

如果是BCU的MVB生命信號保持不變，可能是BCU的MVB板卡故障，生命信號因此不變。由于BCU的MVB板卡看門狗的存在，通信會在20 s內(nèi)重新啟動，效果等同于上電重啟，實際運行中上電重啟的結(jié)果是系統(tǒng)恢復正常，所以排除BCU的MVB板卡故障。再者，如果是BCU的MVB生命信號保持不變，DDU顯示屏會報BCU通訊故障，但是發(fā)生故障的3臺車在故障期間均未報BCU通訊故障。因此故障期間BCU的MVB生命信號應該是變化的，也就是說MVB通信是正常的。

綜上可以排除BCU的MVB生命信號異常的情況，最終鎖定原因為BCU發(fā)送的MVB狀態(tài)數(shù)據(jù)保持不變。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，部分裝車的MVB板卡遺漏了鐵電格式化處理步驟，在數(shù)據(jù)記錄過程中有地址跑飛隱患，造成CAN數(shù)據(jù)接收故障，從而導致上傳的狀態(tài)數(shù)據(jù)卡滯。

3 整改措施

(1)要求中車青島四方車輛研究所有限公司新造MVB板卡增加出廠前的格式化確認環(huán)節(jié)，并納入重點工藝及技術(shù)標準進行卡控，確保配件范圍執(zhí)行無遺漏。

(2)對迎水橋機務段的8臺HXD2型機車裝有JZ-8型制動機系統(tǒng)MVB板卡臺機車重新通過MMI操作實現(xiàn)鐵電的格式化，要求結(jié)合機車整備修作業(yè)進行整改，消除故障隱患。具體格式化記錄如表3。

表3 格式化記錄表

(3)要求中車青島四方車輛研究所有限公司與中車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司達成的共識，中車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司將在MPU數(shù)據(jù)記錄中增加BCU生命信號。此項工作已于2018年4月更新新版MPU程序時完成。

4 結(jié)束語

HXD2型JZ-8制動機系統(tǒng)是中車青島四方車輛研究所有限公司研制擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型微機控制機車制動系統(tǒng)，掌握的國內(nèi)外先進制動技術(shù)，具備完善的微機模擬控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、故障智能診斷等信息化功能，在新造HXD2型機車裝車運行中有可能出現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計缺陷、配件制造工藝范圍執(zhí)行漏檢漏修等各項問題，我們要及時組織技術(shù)人員進行專項分析，制定措施，確保HXD2型機車運用安全。通過對JZ-8制動機系統(tǒng)MVB通訊異常造成牽引封鎖故障的原因分析，迎水橋機務段制定了相應整改措施，從2017年11月至今未發(fā)生一起HXD2型JZ-8制動機系統(tǒng)MVB數(shù)據(jù)卡滯造成機車異常牽引封鎖的故障，證實所采取整改措施有效、切實可行。