CRH2E型動車組自動降弓故障原因分析及措施

韓利超 上海鐵路局上海動車客車段

自2011年7月至12月，上海鐵路局CRH2型動車組在線運行共發(fā)生5起受電弓自動降弓故障。經(jīng)統(tǒng)計，2011年7月以來，全路CRH2型動車組共發(fā)生22起同類故障。經(jīng)討論分析和調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)主要是CRH2E型動車組受電弓自動降弓故障的原因與線路干擾有關(guān)。

1 故障現(xiàn)象及分類

動車組在運行途中受不明原因自動降弓，司機(jī)按規(guī)定停車后，隨車機(jī)械師下車對受電弓進(jìn)行外觀檢查，無異常后重新升降弓或換弓運行后均能使故障消除。

總結(jié)分析全路CRH2型動車組22起受電弓自動降弓故障，原因主要有以下四類：①受電弓運行中受飛鳥等異物擊打，造成碳滑板漏風(fēng)、風(fēng)管斷裂等，共9起；②司機(jī)誤操作，已確認(rèn)2起；③受電弓控制閥板本身質(zhì)量問題，共3起；④其他原因8起。排除異物擊打、司機(jī)誤操作或磨耗到限導(dǎo)致的碳滑板漏風(fēng)、管路漏風(fēng)等非車輛設(shè)備故障，受電弓其他原因的自動降弓主要集中在CRH2E車型，發(fā)生故障的區(qū)間以京滬線或京滬跨線為主。

2 故障原因初步分析

2.1 CRH2E動車組的受電弓升降弓過程

CRH2E動車組的受電弓控制電路見圖1。以前弓為例，升降弓邏輯有以下過程：

(1)升弓過程：操作升起受電弓開關(guān)(PanUS)后，升起受電弓的指令106X線或者106Y線被加壓。對于加壓106X線、106Y線中的哪一個，由受電弓的切換開關(guān)（PanCGS）進(jìn)行選擇。106線被加壓后，PanUR被勵磁，PanUR的常開接點處于關(guān)閉的狀態(tài)，如果沒有輸入降下受電弓的指令(PanDWR非勵磁)，受電弓上升電磁閥被勵磁，受電弓上升。

(2)降弓過程：操作降下受電弓開關(guān)(PanDS)后，受電弓下降指令107線被加壓，同時VCB斷開指令8線被加壓，降下受電弓繼電器(PanDWR)被勵磁，PanDWR的常閉接點處于打開狀態(tài)，使PanUV成為非勵磁，受電弓降下。

圖1 CRH2E型動車組受電弓控制回路

2.2 受電弓自動降弓的原因

根據(jù)受電弓控制回路及升降弓控制原理分析，受電弓自動降弓主要有以下三種原因。

2.2.1 司機(jī)誤操作

由于CRH2E型動車組司機(jī)操縱臺"VCB斷"按鈕和"降弓"按鈕緊鄰，司機(jī)在行車過程中目視前方，進(jìn)行手動過分相時，容易誤操作"降弓"按鈕，導(dǎo)致受電弓降下。

2.2.2 受電弓漏風(fēng)、壓力不足等造成的ADD保護(hù)性降弓

根據(jù)調(diào)查情況，上述8起受電弓自動降弓的動車組回動車所檢修庫檢查后，受電弓供風(fēng)情況正常，排除此原因。

2.2.3 降弓控制回路在列車運行中受干擾導(dǎo)致降弓

CRH2E型動車組為200 km長編臥鋪動車組，為16編組車輛，降弓指令線107線貫穿全列。在車輛通過分相區(qū)或者進(jìn)出站道岔集中區(qū)（牽引啟動或者再生制動）時，由于負(fù)載突變或線路回流不暢等原因，容易在控制回路107線中產(chǎn)生較大干擾，當(dāng)干擾電壓的幅值達(dá)到降弓繼電器最低動作電壓，持續(xù)時間達(dá)到降弓繼電器的響應(yīng)時間時，就會造成繼電器誤動作，受電弓自動降下。

3 故障處理階段措施

（1）制定受電弓關(guān)鍵環(huán)節(jié)卡控措施，聯(lián)合受電弓專業(yè)廠家制定專項點檢表，對升降弓回路的配電盤接插件、控制閥板、車頂受電弓碳滑板等部件進(jìn)行重點監(jiān)控。

（2）針對司機(jī)操縱臺"VCB斷"按鈕和"降弓"按鈕相鄰容易造成誤操作的現(xiàn)狀，主機(jī)廠通過設(shè)計驗證報鐵道部后進(jìn)行了變更，將"降弓"按鈕與"恒速切"按鈕位置進(jìn)行了對調(diào)。

（3）成立專門攻關(guān)小組，制定故障排查方案，并于9月底在CRH2140E、CRH2123E上安裝監(jiān)控儀器，采集受電弓異常信息。該故障具有一定的發(fā)散性，安裝監(jiān)控儀器的兩列動車組并未發(fā)生自動降弓故障。

4 故障進(jìn)一步分析

從2011年10月份下旬起，CRH2E型動車組自動降弓故障仍在發(fā)生，進(jìn)一步擴(kuò)大跟蹤車輛，先后在CRH2138E、CRH2126E等10列CRH2E型動車組上安裝儀器，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，并陸續(xù)捕捉到異常信息，初步確定自動降弓與線路異常干擾有關(guān)。

表1為2011年11月15日通過監(jiān)測設(shè)備跟蹤C(jī)RH2131E、CRH2126E兩列動車組的受電弓指令線信號記錄。

表1 動車組的受電弓指令線信號記錄

京滬線路之間的受電弓正常操作都在到達(dá)終點站進(jìn)行受電弓換端操作時進(jìn)行，計數(shù)器次數(shù)肯定小于10。由上表可看出，而實測高達(dá)200多次的受電弓指令線信號肯定為干擾。

圖2為CRH2140E動車組降弓指令線107線的記錄波形。

圖2 CRH2140E拔取主控時107線波形

在上海進(jìn)行動車組模擬操作，也檢測到受電弓指令線107電壓受到異常干擾。通過測試發(fā)現(xiàn)，貫穿全列的降弓指令107線，在進(jìn)行司機(jī)操作時，隨著直流負(fù)載的加載，會出現(xiàn)存在異常干擾，干擾呈現(xiàn)最大幅值73 V左右，0.2 ms寬，總寬度2.5 ms左右的脈沖群形式，并伴有幅值20 V左右浪涌脈沖。根據(jù)降弓電路設(shè)計，73V的干擾信號如果持續(xù)時間過長，就足以造成受電弓降弓繼電器的動作。

5 制定解決措施

根據(jù)上述電路分析以及前期現(xiàn)車檢測和庫內(nèi)模擬測試結(jié)果，就消除干擾對降弓回路的影響確定改進(jìn)方案：對降弓控制電路優(yōu)化設(shè)計，通過增加延時動作功能消除異常干擾誤動作。

方案基本電路和控制原理見圖3，其抑制干擾原理如下：

根據(jù)目前線路監(jiān)測獲得的干擾脈沖特性，干擾脈沖為毫秒級。在降弓控制回路中增加降弓延時繼電器PanDRT（延時動作時間初步定為1 s，可調(diào)整），當(dāng)107線被干擾得電，得電脈寬小于1 s時，延時繼電器PanDRT不得電，同樣降弓指令繼電器PanDWR/PanDWAR不會得電，升弓指令繼電器PanUR保持得電，受電弓一直保持升弓狀態(tài)。

圖3 受電弓控制回路增加延時繼電器

通過上述調(diào)整"VCB斷"和"降弓"按鈕位置以及在受電弓控制回路增加延時繼電器方案，實現(xiàn)防止司機(jī)誤操作和抑制干擾功能，解決了CRH2E型動車組受電弓自動降弓問題。