動車組軸溫傳感器接地故障原因分析及應對措施探討

姜海青 邵迥

摘 要：CRH380D型動車組軸溫傳感器內部熔斷絲接地，導致熔斷絲回路斷開，列車施加緊急制動停車，干擾正常運輸秩序。經查原因為內部熔斷絲絕緣處理不良，改進后未再發生故障。

關鍵詞：軸溫傳感器;熔斷絲回路斷開;緊急制動停車;原因分析;改進措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.006

1 故障描述

CRH380D型動車組投入運行后，發生多起進口齒輪箱大齒輪輪餅側軸溫傳感器故障導致全車熱熔斷絲回路斷開，進而導致列車施加緊急制動停車，對高鐵動車組運輸秩序造成較大干擾。

2 原因分析

2.1 軸溫監控系統設計原理

CRH380D型動車組軸溫監控功能由分布在軸箱和齒輪箱內部的溫度傳感器來實現。溫度傳感器內部由PT100熱敏電阻和熱熔斷絲兩個元器件組成。

其中，PT100熱敏電阻具有電阻阻值與溫度成正比的特性，可實時監控軸溫，并將軸溫實時顯示在IDU上，根據溫升情況報出相應故障，如：

（1）齒輪軸承高溫故障（B類警報）：齒輪箱內大（或小）齒輪各自的2個軸承平均溫度≥115℃;

（2）齒輪軸承溫度太高故障（A類警報）：齒輪箱內大齒輪的2個軸承平均溫度≥130℃。

A類警報和B類警報都會在IDU上顯示出來，以提醒司乘人員進行處理。

熱熔斷絲是作為軸溫實時顯示的一種冗余，只在軸箱軸承和齒輪箱大齒輪溫度傳感器中設有，整列車軸溫傳感器熱熔斷絲竄在一起，形成回路。熱熔斷絲回路的主要功能是對軸箱軸承溫度、齒輪箱大齒輪軸承溫度進行監控，列車TCMS系統使用數字輸入輸出模塊MIO監控回路狀態，回路形成時，MIO收到高電平，說明回路中沒有軸溫故障。當軸箱軸承溫度高于121℃或齒輪箱大齒輪軸承溫度高于184℃時，或者回路中某個溫度傳感器對地絕緣不良時，熱熔斷絲就會熔斷，整個回路斷開，竄在回路中的繼電器41-K11，41-K12失電，使得緊急制動回路斷開，車組施加緊急制動停車。單車熱熔斷絲回路如圖1。

2.2 故障軸溫傳感器解剖分析

經對故障傳感器解剖分析，發現故障原因均為進口傳感器內部熔斷絲回路絕緣膜擊穿，導致絕緣失效。進一步分析根本原因為，齒輪箱大齒輪軸溫傳感器因設計需要，傳感器探頭部分不銹鋼管長度達103.5mm（如圖2），因長度較長，對內部PT100熱敏電阻和熱熔斷絲絕緣處理提出較高要求。供應商德國EPHYMESS在傳感器生產時，將熱熔斷絲和PT100熱敏電阻用絕緣材料包裹后裝入傳感器不銹鋼管內，由于對熱熔斷絲絕緣處理不良，且熱熔斷絲與不銹鋼管之間使用的導熱脂，對熱熔斷絲起不到固定作用。在車輛運行過程中，長期震動使熱熔斷絲與探頭不銹鋼管內壁不斷摩擦，逐漸磨損熱熔斷絲絕緣層，造成絕緣下降，最終擊穿接地（如圖3），導致給熱熔斷絲回路供電的斷路器斷開，熱熔斷絲回路斷開，車組施加緊急制動停車。

3 應對措施

為避免進口傳感器探頭內部熱熔斷絲絕緣處理不良問題，引進了國產傳感器，并在國產傳感器制造工藝上做了如下改進：

改進一：對熔斷絲實施兩層熱縮管防護（如圖4）：

改進二：分別在熱縮管內注入導熱膠（如圖5）：

改進三：在將PT100熱敏電阻和熱熔斷絲置入探頭不銹鋼管內部前，在探頭內部先注入導熱膠而非導熱脂。相比進口傳感器使用的導熱脂，導熱膠會固化，確保將PT100熱敏電阻和熱熔斷絲固定住，防止振動導致的摩擦使熱縮管磨損和絕緣層失效。固化后的導熱膠如圖6。

4 改進效果

工藝改進后的國產軸溫傳感器裝車960只，運用里程1760萬公里，未再發生熱熔斷絲絕緣失效導致運行中列車施加緊急制動停車故障。

參考文獻：

[1]CRH380D型動車組設計原理圖[S].