CRH5G型動車組齒輪箱振動溫度傳感器誤報警故障原因分析及解決措施

馮前前

摘要：闡述了CRH5G型動車組傳動系統監控裝置控制原理和安裝結構特點，分析了齒輪箱振動溫度傳感器誤報警故障原因，并提出了解決措施。

關鍵詞：動車組、齒輪箱、監控裝置、故障分析

CRH5G型動車組運行過程中，利用傳動系統監控裝置（TDDS）監控齒輪箱的運行狀態，以確保行車安全。在運用過程中，發生過因齒輪箱振動溫度傳感器誤報警故障導致途中停車的問題，對運輸秩序造成很大影響。

一、系統原理

1.1 系統概述

CRH5G型動車組傳動系統監控裝置（TDDS）的主要功能是對齒輪箱的溫度及振動進行診斷預警，當振動或溫度超過預警值時，司機室顯示屏顯示報警或預警、裝置異常、設備故障等信息，提示司機按照相應操作指南采取控制措施。

1.2 系統結構

動車組傳動系統監控裝置（TDDS）主要由兩個振動溫度傳感器、兩個振動傳感器和一個傳動系統監控裝置主機構成。齒輪箱傳感器信號由振動溫度二合一傳感器傳輸至傳動系統監控裝置主機（TDD），每個齒輪箱安裝一個振動溫度傳感器（TA）;相應動車車上電氣柜安裝一個TDD。

1.3 工作原理

安裝在齒輪箱的振動溫度傳感器監測齒輪箱振動溫度信號;由監控裝置（TDDS）進行“異常”或“正常”的判斷，將故障診斷信息通過MVB總線傳送到列車控制與管理系統（TCMS）進一步處理，TCMS控制司機顯示屏報警。

二、故障分析

2.1 故障現象

2018年CRH5G型動車組在蘭新客專線運行時，發生齒輪箱溫度報警故障，列車自動觸發緊急制動停車，經現場檢查處置后維持運行。

2.2 原因分析

2.2.1 硬件檢查

現場對齒輪箱振動溫度傳感器、振動溫度主機、振動溫度傳感器插頭X01、齒輪箱振動溫度主機處理板1插頭CN4進行檢查及測試，未發現異常;齒輪箱溫度貼片顯示齒輪箱溫度未超過71℃，均正常。

2.2.2 齒輪箱溫度報警電路原理

振動溫度傳感器將齒輪箱溫度信息轉化為電信號;電信號通過傳感器與監控裝置主機之間的線束傳至主機處理板;處理板對電信號就行處理、轉換并判斷是否超溫。

2.2.3 齒輪箱溫度報警邏輯

當齒輪箱溫度達到110℃，1位、2位齒輪箱溫度差值大于20℃時，系統會報出齒輪箱溫度報警級（2級）;

當齒輪箱溫度達到110℃，一分鐘同一位置溫升超過5℃，系統會報出齒輪箱溫度報警級（2級）;

當齒輪箱溫度達到90℃，一分鐘同一位置溫升超過5℃，且1位、2位齒輪箱溫度差值大于20℃時，系統會報出齒輪箱溫度報警級（2級）。

2.2.4 控制原理分析

目前CRH5G型動車組的傳動系統監控裝置（TDDS）都采用的是PT100三線制的傳感器，并采用電壓供電的方式進行工作，通過電壓源給傳感器供電，利用司機室控制器（AD）采集電路檢測電橋的電勢差來獲取溫度值。此種電路缺點為匹配電阻要十分精確，否則測量誤差會較大，且傳感器供電電源容易受干擾導致采樣信號誤差增大。

2.2.5 安裝結構分析

齒輪箱振動溫度傳感器車上主機到車下轉向架區域連接器的既有走線路徑為電氣柜-地板線槽-過線孔-車下線槽（內有高壓線，約AC1770V）。

2.2.6 PT100傳感器群脈沖信號干擾試驗

通過在試驗室環境下測試數據發現：±2kV、頻率5KHz的脈沖信號對PT100電壓傳感器在未接屏蔽線的情況下會產生一定的干擾。

2.3 現車驗證

對比CRH5A型動車組，現已結合高級修更改了走線路徑，啟用了備用線管進行走線，且調查發現CRH5A型動車組發生此類故障的車組均為線纜屏蔽未接好或線纜損壞導致，CRH5G型動車組已完善屏蔽接線方式，故考慮對CRH5G型動車組走線路徑進行優化，更換車組車上主機至車下轉向架連接器區域線纜的布線路徑，重新布線。

對現車換線前后的齒輪箱溫度數據進行采集，對比數據圖如下：

通過現車數據跟蹤分析：更換布線路徑后，齒輪箱溫度誤報警故障消除，據此分析此段線纜存在干擾。說明更換走線路徑的方式可以有效解決齒輪箱振動溫度傳感器誤報警故障。

2.4 故障結論

CRH5G型動車組齒輪箱振動溫度傳感器與車上主機既有走線路徑因干擾導致誤報警，更改走線路徑可以有效消除干擾。

三、解決措施

3.1 走線路徑優化

3.1.1 MC01/MC08車一位端布線優化方案

MC01、MC08車一位端QRK柜到一位端車下船型導流罩區域有備用管時，走線從備用管走車下線槽上車，線束可直接布到QRK柜后側;無備用管時，使用QRK柜后方一位端到二位端的備用管，將線束從車上備用管穿到齒輪箱和萬向軸連接處上方，在轉向架上方線槽分線箱處打開分線箱切割備用管。

3.1.2 MC01/MC08車二位端和M02/M07/MH04車兩端布線優化方案

車下部分：齒輪箱振動溫度傳感器線束經塞拉門下部上線孔處上車。

車上部分：一位端區域，從塞拉門區域上線孔進入車內的線走到電氣柜頂部，直接進電氣柜內與主機相連。二位端區域，從塞拉門區域上線孔進入車內的線走到車頂，經過車頂扎線板布到電氣柜區域，與主機相連。

3.2 做好線束屏蔽措施

新布置線束采用外部套屏蔽網管進行屏蔽處理，屏蔽網管采用雙端接地方式，車內在電氣柜后部接地點處進行接地，車下在船型導流罩區域連接器接地點處進行接地。

四、結束語

對完成此項整治工作的CRH5G型動車組后續數據進行跟蹤分析，發現此類故障已經消除。說明優化走線路徑方式及做好線束屏蔽的措施，可以有效解決齒輪箱振動溫度傳感器誤報警故障，大大減少故障的發生，確保運輸秩序暢通。

參考文獻：

[1] 伊成山、陳淑琴、索恩男.CRH5G動車組TDDS監控裝置可靠性分析[J]，機械研究與應用，2019（2）：64-67.

[2] 張英春，李秋澤，諶亮.CRH5型動車組傳動系統監控技術研究[A]，第八屆中國智能交通年會優秀論文集[C].北京：電子工業出版社，2013，541-545.