某型DMU動車組欠壓檢測故障原因分析及優化措施

(中車株洲電力機車有限公司動車組系統研發部，湖南 株洲 412001)

1 問題概述

2019年9月26日某型DMU-T04列車在終點站拆返時突然斷激活，司機多次償試重新激活車輛未果，列車被迫暫時下線。售后人員趕至現場，經檢查發現MC1車蓄電池箱保險跳開、MC2車蓄電池電壓饋電至38.5 V、車輛各系統電路無短路情況、MC1車蓄電池電壓為109 V，電壓值在正常范圍。根據上述情況，復位MC1車蓄電池箱保險，重新激活車輛運行。本文將結合現場反饋現象及列車欠壓檢測原理進行原因分析，并針對問題提出有效的解決方案。

2 原因分析

某型DMU動車上直流供電電路簡圖見圖1，一列車布置2個充電機和2個蓄電池，分別布置在列車的2個頭車，在每個頭車上，蓄電池和充電機并聯輸出直流DC110 V，2個頭車的直流供電也采用并網供電。列車正常運行時，車載直流負載由充電機供電，當充電機故障時，車載直流負載由蓄電池供電。

充電機工作的控制電和監控電壓均來源于本端蓄電池，充電機內部設1個監控模塊，該模塊實現蓄電池欠壓檢測，檢測原理為：監控模塊中的欠壓檢測的干節點COM從列車110 V永久負載母線取電，當采樣電路檢測蓄電池電壓大于77 V時，繼電器K不工作，繼電器K的常閉觸點處于閉合狀態，77 V欠壓信號為高電平；當采樣電路檢測蓄電池電壓低于77 V時，繼電器K工作，繼電器K的常閉觸點處于斷開狀態，77 V欠壓信號為低電平。

結合充電機的基本原理，對現場現象分析如下：MC1車蓄電池斷路器斷開，MC1車充電機因缺少控制電而無法啟動，監控模塊內的繼電器K不工作，77 V欠壓信號仍為高電平；MC2車蓄電池供整車負載供電，當MC2蓄電池電壓低于77 V，MC2充電機的77 V欠壓信號變為低電平，但由于此時MC1車的77 V欠壓信號仍為高電平，因此車輛欠壓繼電器仍得電，串聯在列車激活回路中的車輛欠壓繼電器的常開觸點一直閉合，導致列車一直未斷激活，直至MC2車蓄電池電壓低于38.5 V，該電壓低于車輛欠壓繼電器保持工作電壓，車輛欠壓繼電器失電，列車斷激活。

圖1 列車直流供電電路

3 優化方案

為解決列車上兩個蓄電池電壓均低于77 V時，列車能夠斷激活，需對充電機內欠壓檢測電路進行優化，優化步驟如下。

1)將充電機內的監控模塊內部欠壓告警信號由當前的常閉控制改為常開控制，目的是在監控模塊故障或蓄電池不工作下保證此臺充電機對外告警信號輸出絕對低電平，如圖2所示。

圖2 觸點更改

2)充電機從故障干節點輸入com端串接二級管接到本端充電機功率AC/DC模塊和監控模塊的輔助控制電源端，即在原有基礎上，充電機模塊的輔助控制電源增加1個供電電源即列車110V永久負載母線電壓，保證車輛在正線運行時，本端蓄電池不工作或嚴重虧電下，外部只要有3AC400V電源，此臺充電機能工作，如圖3所示。

3)為保證本端充電機仍實時采集本端蓄電池的電壓，新增1根S+線(從采樣電路至蓄電池)，取消1根線(監控模塊的采樣電路電壓與供電電源的連線)，實現監控模塊內部供電電壓和采樣電壓分開，如圖4所示。

綜上，改造后的電氣原理簡如圖5所示。

圖3 控制電源線更改

圖4 采樣及控制電源線更改

圖5 更改后直流供電電路

4 方案驗證

針對優化方案，仿照車輛系統原理搭建測試臺(如圖6)進行功能性測試驗證，其中充電機模擬MC1車端的蓄電池充電機，DC1和DC2分別用來模擬MC1車端和MC2車端的蓄電池，S1和S2分別用來模擬MC1車端和MC2車端的蓄電池保險，110 V負載箱為車輛永久負載。

圖6 模擬試驗電路

試驗工況:

1)模擬MC1車蓄電池正常、MC1車充電機的監控模塊故障不工作時，MC1車充電機欠壓信號的輸出狀態(見表1)。

表1 工況1試驗結果

測試方法：閉合MC1車蓄電池熔斷器模擬開關S1，斷開MC1車充電機監控模塊的供電電源線使監控模塊不工作(此時顯示屏應不亮)，調節MC1車蓄電池模擬電源在70～137.5 V電壓范圍內，MC1車充電機的84 V、77 V欠壓信號的輸出電壓，要求2個欠壓信號的輸出電壓均為0 V。

2)模擬MC2車蓄電池正常、MC1車蓄電池保險跳開時，測試MC1車充電機84V和77V欠壓信號的狀態(見表2)。

表2 工況2試驗結果

測試方法：閉合MC2車蓄電池熔斷器模擬開關S2同時斷開MC1車蓄電池熔斷器模擬開關S1，調節MC2車蓄電池模擬電源在70～137.5 V電壓范圍內，MC1車充電機的84 V、77 V欠壓信號的輸出電壓，要求2個欠壓信號的輸出電壓均為0 V。

5 結語

通過分析某型DMU車輛欠壓檢測故障，同時為欠壓檢測故障提供了有效的解決方案，并就優化方案，在試驗室進行了驗證，試驗結果表明當本端蓄電池故障或充電機故障時，充電機上的欠壓檢測信號始終保持低壓平，從而保證當車上2個蓄電池均虧電時，列車能夠斷激活。試驗驗證也為某型車輛上實物改造提供了可靠保證。