關(guān)于CRH1型動車組軸溫檢測系統(tǒng)問題研究

黃凱　邵迥

摘 要：動車組的軸溫檢測系統(tǒng)在列車運行過程中持續(xù)監(jiān)控車輛走形部輪軸的溫度狀態(tài)，一旦溫度有超溫或者超溫趨勢，列車會發(fā)出預警及報警信號，列車控制系統(tǒng)根據(jù)溫度狀態(tài)將對列車進行限速或者施加制動等措施進行實時控制[1]。在行車過程中若軸溫檢測系統(tǒng)發(fā)生故障，實時反饋的溫度出現(xiàn)錯誤，將對列車行車造成極大的安全隱患[2]，本文從實際故障出發(fā)，對列車運行過程中報出軸溫預警、超溫故障原理及原因進行深入分析，得出故障結(jié)論及相應解決措施，對CRH1型動車組軸溫故障有效處理，降低軸溫系統(tǒng)故障率，保障動車組安全穩(wěn)定運行有一定指導意義。

關(guān)鍵詞：軸溫監(jiān)控系統(tǒng)；CRH1；TCMS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.053

1 問題描述

2018年7月，CRH1型動車組運行中04車報1、2、3、4軸所有軸位軸溫傳感器故障，05車報2、3、4軸所有軸位軸溫預警、超溫故障。

2 原理分析

2.1 CRH1型動車組軸溫相關(guān)控制機理

2.1.1 軸溫監(jiān)控系統(tǒng)概況

CRH1型動車每個單車設有1個軸溫轉(zhuǎn)換模塊和8個軸溫傳感器（對應8個軸箱軸承），軸溫信號通過軸溫轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，再分別通過兩個AX模塊傳送給列車控制系統(tǒng)（TCMS）。

2.1.2 軸溫傳感器故障判斷機理

在用于軸溫監(jiān)控的AX通信正常前提下，軸溫低于-45℃超過35S即報出軸溫傳感器故障，30分鐘內(nèi)發(fā)生2次及以上，故障會被自動保持，主控復位可以清除保持信號。

軸溫傳感器故障時，該軸溫信號同時被置為“無效”。

2.1.3 “平均溫度”計算

單元組平均軸溫=本單元內(nèi)所有“有效”的軸溫之和/有效的軸溫數(shù)量

每個單元組平均溫度由本單元組TC CCU計算，并用于本單元軸溫判斷。

2.1.4 軸溫預警/超溫判斷機理

在軸溫有效的前提下，滿足以下任意一種條件超過30S后即報出軸溫預警故障。

（1）-10℃≤環(huán)境溫度≤30℃時，軸溫–環(huán)境溫度>50℃；

（2）軸溫>50℃時，軸溫–平均溫度>40℃；

（3）環(huán)境溫度<-10℃時，軸溫>40℃；

（4）環(huán)境溫度>30℃時，軸溫>80℃。

軸溫超溫故障判斷機理與預警故障類似，僅是在預警的溫度標準上增加10℃。

2.1.5 軸溫超溫保護及復位

（1）軸溫超溫并保持超溫30S以上時，列車會自動施加7級常用制動直至停車；

（2）軸溫超溫故障只要報出，即保持在系統(tǒng)內(nèi)部直至人為清除；

（3）IDU上設有“復位報警器”和“釋放連鎖”按鈕。

對于超溫后溫度又恢復正常的故障，可以通過“復位報警器”按鈕進行復位，用于清除故障；對于超溫停車后溫度仍處于超溫狀態(tài)的故障，可以通過“釋放連鎖”強制解除軟件造成的7級常用制動。

3 故障原因分析

3.1 ODBS數(shù)據(jù)分析

19：07：32秒，05車2、3、4軸6個軸位全部報出“軸溫預警故障”，持續(xù)6S，如圖1所示。

19：07：32秒，05車2、3、4軸6個軸位同時報出“軸溫超溫故障”，持續(xù)72分，如圖2所示。

19：07：37秒，04車1、2、3、4軸8個軸位同時報出“軸溫傳感器故障”，故障一直沒有結(jié)束，如圖3所示。

04車1、2、3、4軸8個軸位軸溫傳感器故障的環(huán)境數(shù)據(jù)顯示，故障傳感器顯示溫度均為-87℃，如圖4所示。

05車2、3、4軸6個軸位超溫故障的環(huán)境數(shù)據(jù)顯示，當時列車“平均軸溫”為-17.9℃，如圖5所示。

3.2 04車軸溫傳感器故障分析

04車所有軸位溫度由同一個軸溫轉(zhuǎn)換模塊監(jiān)控，04車所有軸位顯示為“-87℃”，并報出“軸溫傳感器故障”，故障持續(xù)存在至更換軸溫轉(zhuǎn)換模塊。為此，確認04車軸溫傳感器故障的根本原因為軸溫轉(zhuǎn)換模塊內(nèi)部故障。

3.3 05車軸溫預警、超溫故障分析

故障發(fā)生時，故障單元軸溫平均溫度為“-17.9℃”。當時相關(guān)軸溫記錄梳理如圖6：

（下轉(zhuǎn)第12頁）

（上接第59頁）

單元組平均軸溫=本單元內(nèi)所有“有效”的軸溫之和/有效地軸溫數(shù)量，環(huán)境數(shù)據(jù)中平均軸溫為-17.9℃說明04車錯誤的軸溫參與了平均軸溫計算。

軸溫傳感器故障（有效）判斷機理參見2.1.2，其過濾時間為35S；軸溫預警、超溫判斷機理參見2.1.4，其過濾時間為30S。這5S的時間差造成了錯誤的軸溫（-87℃）參與了平均溫度計算（拉低了平均軸溫），最終觸發(fā)單元組內(nèi)鄰車誤報預警、超溫故障。

5S后，由于04車軸溫被自動置位“無效”，不再參與平均溫度計算，平均軸溫計算恢復正常，預警故障自動消失，而超溫故障因為軟件設置而持續(xù)存在直至斷電復位或者按下“復位報警”按鈕。

綜合以上，05車軸溫預警、超溫故障根本原因為軸溫傳感器故障和軸溫預警、超溫故障參數(shù)設置不匹配。

3.4 故障分析結(jié)論

3.4.1 針對04車軸溫轉(zhuǎn)換模塊故障

確認為制造質(zhì)量問題，故障軸溫轉(zhuǎn)換模塊返回供應商分析，確認故障原因為內(nèi)部電源模塊燒損。

3.4.2 針對05車軸溫預警、超溫故障

確認為TCMS軟件設計質(zhì)量問題。原因為短編組不銹鋼動車組在優(yōu)化TCMS（12.1.0.0）軟件、增加軸溫預警功能時，相關(guān)參數(shù)調(diào)整不當，具體如下：

目前在用的14.2.3.0版本TCMS軟件中，軸溫預警、超溫故障參數(shù)分別為PLHBPAON=30S，PLOVTTON=30S；軸溫傳感器（有效）故障參數(shù)為PLOORTON=35S。

12.1.0.0版本TCMS軟件中，增加軸溫預警功能，軸溫預警、超溫故障參數(shù)分別為PLHBPAON=30S，PLOVTTON=30S；軸溫傳感器（有效）故障參數(shù)為PLOORTON=35S。

9.0.0.0版本TCMS軟件中，軸溫超溫故障PLOVTTON=60S（當時無預警功能）；軸溫傳感器（有效）故障參數(shù)為PLOORTON=35S。

總結(jié)：9.0版本軟件中，雖然軸溫“有效”參數(shù)有所調(diào)整，但仍遠小于“超溫報警”參數(shù)，列車不會報出上述故障；自12.1版本軟件開始，“超溫報警”參數(shù)由60S調(diào)整為30S，而“有效”參數(shù)維持35S不變，這是誤報故障的根本原因。

解決措施為組織優(yōu)化TCMS軟件，調(diào)整過濾參數(shù)，避免類似故障重復發(fā)生。

4 結(jié)論

此次由單個軸溫轉(zhuǎn)換模塊問題導致的單元組內(nèi)臨車誤報預警、超溫故障主要原因為以下兩點：

（1）軸溫傳感器硬件故障導致采集溫度錯誤并參與計算，導致其他車也誤報預警、超溫故障。

（2）軟件參數(shù)調(diào)整導致錯誤采集的溫度未被過濾掉而參與到邏輯計算中，報出故障。

由此可見，在列車軸溫故障的處理及分析中，要從故障原理出發(fā)，結(jié)合故障數(shù)據(jù)，從硬件及軟件多方面分析，保證故障徹底、有效地處理。

參考文獻：

[1]張曙光.CRH1型動車組[M].北京：中國鐵道出版社，2007.

[2]陳剛車，任光勝.輛輪對狀態(tài)在線檢測系統(tǒng)研究[J].城市軌道交通研究，2012（10）.