CRH380D型動車組BMS環(huán)路繼電器故障排除及控制邏輯優(yōu)化

張奎全 王 剛 張?zhí)┗?/p>

(1.中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司青島機(jī)車車輛監(jiān)造項目部 山東 青島 266111；2.中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司設(shè)備監(jiān)造處 山東 濟(jì)南 250001；3.青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司 山東 青島 266111 )

1 故障描述

2018年6月，CRH380D-1551型動車組發(fā)生一例列車自動施加緊急制動的故障。故障信息表示軸承溫度已超過121 ℃，機(jī)械師隨即對各軸箱進(jìn)行點溫測試，測試結(jié)果表明各軸溫均在正常范圍內(nèi)。因此懷疑軸溫熔斷環(huán)路內(nèi)部故障引起的是誤報。司機(jī)重新激活車組配置后，故障消除，動車組繼續(xù)運(yùn)行，該事故造成動車組停車4分鐘。

CRH380D型動車組是由青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司研制生產(chǎn)的高速動車組，其軸箱裝有溫度傳感器用于檢測軸溫狀態(tài)，傳感器檢測到的軸承溫度通過AX 模塊傳輸?shù)絋CMS 以達(dá)到控車目的。每個軸箱傳感器內(nèi)部除PT100元件外，還集成121 ℃熱熔絲串聯(lián)硬線組成軸溫安全回路。

當(dāng)溫度超過100 ℃，IDU將自動進(jìn)行聲光報警(A級報警)。

當(dāng)溫度超過121 ℃，傳感器內(nèi)的熱熔絲斷開，監(jiān)控回路“=41-K11”、“=41-K12” 監(jiān)控繼電器失電，列車自動施加緊急制動停車[1],如圖1 所示。

圖1 軸溫監(jiān)控繼電器回路

2 故障分析

2.1 控制原理分析

基于上述故障現(xiàn)象，通過控制原理分析可知，導(dǎo)致列車線失電的故障原因是“=26-K20”、“=26-K21” 繼電器失電，同時MIO反饋信號mioe4_in12為0。BMS列車線回路中任意一個控制繼電器發(fā)生反饋供電中斷都將導(dǎo)致“=26-K20”、“=26-K21”繼電器失電和MIO無信號反饋,如圖2所示。

2.2 現(xiàn)場調(diào)查分析

查看列車控制管理系統(tǒng)ODBS數(shù)據(jù)。其中，“DNRA/BCU/BMS(列車線和狀態(tài))未聯(lián)合(代碼6817)”與BMS 回路32 個控制繼電器中“=26-K20” 和“=26-K21” 繼電器失電以及MIO 無信號反饋相吻合。

圖2 DNRA/BCU/BMS列車回路及反饋

2.3 庫內(nèi)檢查

首先對全車線纜壓接進(jìn)行排查，先后排查了1～8車“=26-K22/=26-K23/=41-K11/=41-K12”全列32個繼電器線纜壓接、1/8車“=26-K20/=26-K21”總繼電器(見圖3)和“=22-K07”激活繼電器接線、1/8車“=44-A08”和“=44-A09MIO”信號反饋線路、1/8車“=26-F05”斷路器空開和“=26-R11”單向二極管線路，均接線正常，無虛接及脫開現(xiàn)象。

圖3 繼電器“=26-K20”和“=26-K21”外觀圖

排除線纜壓接問題后，再進(jìn)行整車上電試驗，用橡膠小錘對每個繼電器安裝座進(jìn)行輕微敲擊，當(dāng)進(jìn)行到1551-2 車時，IDU 報1551-1 車DNRA/BCU/BMS(列車線和狀態(tài))未聯(lián)合(代碼6817)。

通過電腦監(jiān)控信號，確認(rèn)故障點在2 車“=41-K12” 和“=26-K23”之間信號中斷。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)1551-2車的繼電器“=41-K11”不吸合， 更換“=41-K11”繼電器后，上電試驗一切正常。

2.4 模擬故障試驗

為進(jìn)一步確認(rèn)此次故障現(xiàn)象，并調(diào)查將繼電器觸點常閉串聯(lián)改為常閉并聯(lián)結(jié)構(gòu)可行性，模擬故障試驗，在BMS列車回路形成的狀態(tài)下，人為手動強(qiáng)制“=41-K11”繼電器斷開，IDU屏報故障與線路報故障一致，完全再現(xiàn)故障狀態(tài)。

3 控制邏輯優(yōu)化

3.1 優(yōu)化方案

動車組單車軸溫正常時，“=41-K11”和“=41-K12” 繼電器同時得電吸合，串聯(lián)在BCU/DNRA/BMS回路中的輔助觸點閉合，回路形成。兩個繼電器屬于并聯(lián)狀態(tài)，共用單車回路正常輸入電源，當(dāng)“=41-K11”和“=41-K12”任何一個繼電器吸合，mioA4_in09的信號反饋給TCMS軸溫熔斷回路正常[2]，如圖4所示。

圖4 優(yōu)化后的原理圖

結(jié)合原理、軟件圖分析電器觸點常閉串聯(lián)改為常閉并聯(lián)結(jié)構(gòu)的可行性，如圖5所示。

圖5 常閉并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖

情形1：信號mioA4_in10和mioA4_in09 同時為1 或者0時，IDU 會報出：熱熔斷器回路故障。

情形2：信號mioA4_in10為0，mioA4_in09 為1 時，軸溫呈正常狀態(tài)。

情形3：信號mioA4_in10為1，mioA4_in09 為0 時，軸溫熔斷回路斷開。

3.2 安全評估

從以上可以看出，一旦滿足情形1，IDU 彈屏A 類報警，這與BMS報警的要求一致；繼電器觸點改為常閉并聯(lián)結(jié)構(gòu)，信號mioA4_in10 可以實現(xiàn)對單車BMS回路繼電器“=41-K11”、“=41-K12”進(jìn)行監(jiān)控；繼電器“=41-K11”、“=41-K12”輔助觸點串聯(lián)在BCU/DNRA/BMS回路中，任意一個不吸合導(dǎo)致BCU/DNRA/BMS 回路的列車線失電，觸發(fā)全列緊急制動，列車安全性無影響。當(dāng)“=41-K11”、“=41-K12” 任意一個繼電器故障失電時，會導(dǎo)致BCU/DNRA/BMS 回路的列車線失電，觸發(fā)全列緊急制動，動車組的安全性、可靠性均無影響。

4 實施整改及效果

理論分析及模擬試驗表明本次優(yōu)化可以實現(xiàn)對故障繼電器的快速定位，且不降低系統(tǒng)及車輛的安全等級，組織相關(guān)技術(shù)專家對該優(yōu)化方案進(jìn)行評審，獲得一致通過。經(jīng)相關(guān)路局審批后，對CRH380D型動車組結(jié)合運(yùn)用修進(jìn)行整改升級，目前運(yùn)行情況良好。

5 結(jié)論

針對CRH380D型動車組一例軸溫熔斷回路繼電器內(nèi)部故障，對繼電器經(jīng)過逐一排查，發(fā)現(xiàn)2車的“=41-K11”繼電器不吸合是該故障的根本原因，更換繼電器后，故障消除。

在排查過程中發(fā)現(xiàn)，整列繼電器發(fā)生故障時，無法準(zhǔn)確定位到故障車輛，需要解決排查困難的問題。為此通過對控制電路進(jìn)行優(yōu)化升級，將BMS回路單車監(jiān)控繼電器觸點由原來的常閉串聯(lián)改為常閉并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在不影響車輛安全性和可靠性的情況下，可以直接鎖定故障車輛，減少排查和維護(hù)的時間。