CRH380BL型動(dòng)車組故障樹(shù)分析方法淺析*

張曉軍

（上海鐵路局 上海動(dòng)車段，上海201812）

CRH380BL型動(dòng)車組故障樹(shù)分析方法淺析*

張曉軍

（上海鐵路局 上海動(dòng)車段，上海201812）

隨著我國(guó)動(dòng)車組大量上線運(yùn)營(yíng)的時(shí)間推移，開(kāi)始陸續(xù)發(fā)生各類故障。文章主要闡述了故障樹(shù)分析法在CRH380BL動(dòng)車組運(yùn)行中發(fā)生故障后的分析處理流程和方法，以提高動(dòng)車組故障處理的及時(shí)性、有效性及準(zhǔn)確性。

CRH380BL型動(dòng)車組；故障樹(shù)；分析法

隨著我國(guó)四縱四橫高鐵線路總體規(guī)劃的建成及投入運(yùn)營(yíng)動(dòng)車組數(shù)量的急劇攀升，動(dòng)車組新造、檢測(cè)、維修技術(shù)同步迎來(lái)了快速發(fā)展。一方面，動(dòng)車組因其運(yùn)營(yíng)的高標(biāo)準(zhǔn)及功能的高需求，在設(shè)計(jì)中采用了大量的機(jī)械、電子、微機(jī)部件及眾多的操作、安全系統(tǒng)，最終決定了其整體系統(tǒng)的龐大性和復(fù)雜性，大幅增加了運(yùn)用維修的難度。但另一方面，隨著社會(huì)生活節(jié)奏日趨快速高效，人們對(duì)出行的安全性、準(zhǔn)時(shí)性、舒適性要求也日益提升，運(yùn)營(yíng)動(dòng)車組必須確保優(yōu)質(zhì)、正點(diǎn)方能具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。這一切都對(duì)動(dòng)車組運(yùn)用維修部門提出了近乎嚴(yán)苛的要求。在不斷提高檢修人員業(yè)務(wù)素質(zhì)的同時(shí)，如何發(fā)現(xiàn)、選取和推廣高效的分析工具及科學(xué)的診斷方法，對(duì)解決目前運(yùn)用動(dòng)車組安全性能保障艱難這一突出問(wèn)題顯得尤為重要。

隨著投入運(yùn)營(yíng)動(dòng)車組數(shù)量和走行公里的不斷增加，各類動(dòng)車組運(yùn)用故障和入庫(kù)故障也不可避免地呈現(xiàn)出增長(zhǎng)趨勢(shì)。為了在運(yùn)營(yíng)途中及檢修庫(kù)內(nèi)，能夠快速、準(zhǔn)確地分析和解決現(xiàn)車故障，避免或降低對(duì)動(dòng)車組安全、可靠、準(zhǔn)點(diǎn)使用所造成的影響，結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，闡明故障樹(shù)分析法在CRH380BL動(dòng)車組故障分析中的應(yīng)用思考。

1 故障樹(shù)分析法的闡述

故障樹(shù)分析法是通過(guò)對(duì)可能造成設(shè)備故障的所有硬件、軟件、環(huán)境、人為等因素進(jìn)行歸納和羅列，畫(huà)出故障樹(shù)圖，從而確定設(shè)備故障原因的各種可能組合方式的一種分析方法。故障樹(shù)分析法以一個(gè)特定的、具體的設(shè)備故障事件，即頂事件作為分析的目標(biāo)，通過(guò)自上而下按層次的故障因果邏輯分析，采用演繹推理的方法，逐層找出故障事件的充分和必要原因，最終找出導(dǎo)致事件發(fā)生的所有原因，從而為實(shí)施有效的故障檢測(cè)、排除提供指導(dǎo)。

2 故障樹(shù)分析法在實(shí)踐中的運(yùn)用

無(wú)論在動(dòng)車組途中運(yùn)營(yíng)或庫(kù)內(nèi)檢修，故障樹(shù)分析法均能夠提供可靠的指導(dǎo)和有力的依據(jù)。下面以CRH380B－6472L動(dòng)車組出現(xiàn)的68C8故障（檢測(cè)到軸不旋轉(zhuǎn)，列車自動(dòng)停車）分析為例，對(duì)該方法的思路和使用進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

2.1 CRH380BL型動(dòng)車組68C8故障問(wèn)題描述

2014年5月5日G7151次（CRH380B－6472L動(dòng)車組擔(dān)當(dāng)，01車主控）運(yùn)行至南京—寶華山區(qū)間時(shí)，司機(jī)顯示屏報(bào)08車4軸不旋轉(zhuǎn)（故障代碼：1742）、檢測(cè)到軸不旋轉(zhuǎn)，列車自動(dòng)停車（故障代碼：68C8）、運(yùn)行滾動(dòng)測(cè)試（故障代碼：6B0C），司機(jī)采取緊急制動(dòng)停車。機(jī)械師確認(rèn)故障后，申請(qǐng)下車檢查，對(duì)08車輪對(duì)踏面、車軸電機(jī)端蓋、聯(lián)軸器及牽引電機(jī)吊裝螺栓等相關(guān)部件進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)08車2軸左側(cè)及4軸左側(cè)的車輪踏面有輕微擦傷現(xiàn)象，2軸、3軸聯(lián)軸器有油跡，其他可視部位未見(jiàn)異常。用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量08車4軸電機(jī)兩端軸承部位的溫度分別為37℃和38℃，均在正常范圍內(nèi)。靜態(tài)檢查完畢后，操作以5 km/h速度運(yùn)行約20 m進(jìn)行滾動(dòng)試驗(yàn)，在車下檢查各車軸轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，未見(jiàn)異常。將08車空氣制動(dòng)切除，并將轉(zhuǎn)向架檢測(cè)故障開(kāi)關(guān)43－S12置“關(guān)”位，動(dòng)車組限速200 km/h運(yùn)行至前方鎮(zhèn)江站。途中使用電腦軟件對(duì)故障車故障軸對(duì)應(yīng)的電機(jī)溫度進(jìn)行監(jiān)控，運(yùn)行過(guò)程中未見(jiàn)異常。動(dòng)車組從鎮(zhèn)江站空送至動(dòng)車運(yùn)用所檢修庫(kù)進(jìn)行故障處理。

2.2 68C8故障樹(shù)描繪

檢測(cè)到軸不旋轉(zhuǎn)，列車自動(dòng)停車（故障代碼：68C8）為影響動(dòng)車組運(yùn)行安全的故障，一旦出現(xiàn)須實(shí)施重點(diǎn)監(jiān)控，查清并排除其真正的故障原因后方可上線運(yùn)行。為了提高該故障的診斷效率和處理準(zhǔn)確度，對(duì)該故障按故障樹(shù)分析法進(jìn)行系統(tǒng)梳理，為之后有針對(duì)性地開(kāi)展故障原因確認(rèn)提供依據(jù)。該故障的故障樹(shù)如圖1所示。

2.3 基于68C8故障樹(shù)問(wèn)題的分析處理流程

（1）動(dòng)車組運(yùn)行中，故障代碼68C8與故障代碼1742同時(shí)出現(xiàn)，而故障代碼68C4并未出現(xiàn)，根據(jù)68C8故障樹(shù)所示，可初步斷定故障是由車軸抱死或車軸抱死誤報(bào)兩種可能引起。

（2）根據(jù)68C8故障樹(shù)，車軸抱死或車軸抱死誤報(bào)兩種可能原因中，車軸抱死危害性極大，因此在動(dòng)車組運(yùn)行途中須通過(guò)以下手段優(yōu)先對(duì)其進(jìn)行確認(rèn)：

第1步檢測(cè)軸溫。停車后，用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量08車4軸電機(jī)兩端軸承部位的溫度分別為37℃和38℃，均在正常范圍內(nèi)。

第2步檢查車輪踏面狀態(tài)。對(duì)08車車輪踏面、車軸電機(jī)端蓋、聯(lián)軸器及牽引電機(jī)吊裝螺栓等相關(guān)部件進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)08車2軸左側(cè)及4軸左側(cè)的車輪踏面存在輕微擦傷，2軸、3軸聯(lián)軸器有油跡，其他可視部位未見(jiàn)異常。有輕微擦傷現(xiàn)象表明存在車軸抱死的風(fēng)險(xiǎn)。

第3步進(jìn)行滾動(dòng)試驗(yàn)。靜態(tài)檢查完畢后，以5 km/h速度運(yùn)行約20 m進(jìn)行滾動(dòng)試驗(yàn)，在車下檢查各車軸轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，未見(jiàn)異常，確認(rèn)車軸滾動(dòng)良好。

通過(guò)上述步驟可基本判斷，車軸滾動(dòng)良好，但存在輕微擦傷現(xiàn)象，因此仍須在運(yùn)行中繼續(xù)加強(qiáng)檢測(cè)。為此，在之后的運(yùn)行中采取了使用電腦軟件對(duì)故障車軸對(duì)應(yīng)電機(jī)溫度進(jìn)行監(jiān)控的方法，最終未見(jiàn)異常。

（3）初步排除車軸抱死故障后，根據(jù)68C8故障樹(shù)，在動(dòng)車組到站后的回庫(kù)途中，針對(duì)17X2系列的另一個(gè)原因組——軸抱死誤報(bào)，開(kāi)展了如下驗(yàn)證工作：

第1步對(duì)軸抱死誤報(bào)可能性進(jìn)行確認(rèn)。在08車使用制動(dòng)軟件對(duì)制動(dòng)控制單元（BCU）內(nèi)4個(gè)軸的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)進(jìn)行了監(jiān)控，其中1，2，3軸的轉(zhuǎn)速顯示均為75 km/h，4軸顯示速度為0 km/h，且BCU報(bào)出的1742故障始終存在。具體監(jiān)控情況如圖2所示。

第2步基于BCU軟件邏輯設(shè)定對(duì)故障原因做進(jìn)一步分析。軟件邏輯設(shè)定為一是在所有制動(dòng)控制單元BCU1和牽引控制單元TCU（拖車為BCU2）速度反饋信號(hào)都有效時(shí)，如果只有BCU或TCU發(fā)送抱死信號(hào)，列車控制單元（CCU）立即報(bào)出6B0E（自動(dòng)滾動(dòng)測(cè)試運(yùn)行），若此抱死信號(hào)持續(xù)20 s未消失，報(bào)68C8故障，啟動(dòng)滾動(dòng)測(cè)試（故障代碼6B0C）。如果滾動(dòng)測(cè)試通過(guò)，列車正常運(yùn)行；如果滾動(dòng)測(cè)試不通過(guò)，限速40 km/h運(yùn)行。二是在BCU1和TCU（拖車為BCU2）速度反饋信號(hào)存在無(wú)效的情況下，如果只有BCU或TCU發(fā)送抱死信號(hào)，若此抱死信號(hào)持續(xù)5 s未消失，報(bào)68C8故障，啟動(dòng)滾動(dòng)測(cè)試（故障代碼6B0C）。如果滾動(dòng)測(cè)試通過(guò)，列車正常運(yùn)行；如果滾動(dòng)測(cè)試不通過(guò)，限速40 km/h。

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題處理中，動(dòng)車組自行啟動(dòng)滾動(dòng)測(cè)試（故障代碼6B0C）。啟動(dòng)列車后，動(dòng)車組提速到36 km/h時(shí)，自動(dòng)滾動(dòng)測(cè)試完成（代碼：6B12），最終動(dòng)車組以限速200 km/h入庫(kù)。這表明動(dòng)車組這兩套完全獨(dú)立且互為冗余的軸不旋轉(zhuǎn)檢測(cè)裝置中至少有一套檢測(cè)到車軸轉(zhuǎn)動(dòng)正常，進(jìn)一步為08車4軸實(shí)際未發(fā)生軸不旋轉(zhuǎn)故障的結(jié)論提供了依據(jù)。

（4）回庫(kù)后，以故障樹(shù)為指引，繼續(xù)對(duì)車軸抱死及車軸抱死誤報(bào)這兩個(gè)可能原因組展開(kāi)更深入的驗(yàn)證工作。

第1步對(duì)車輪踏面進(jìn)行檢查確認(rèn)。檢查發(fā)現(xiàn)08車1軸、2軸及4軸左側(cè)車輪踏面各有一處輕微擦傷，擦傷深度均為0.1 mm；08車2軸及4軸右側(cè)車輪踏面擦傷已消失。同時(shí)，檢查動(dòng)車組其他車輛的輪對(duì)，也發(fā)現(xiàn)一些類似的輕微擦傷痕跡，如圖3所示。

依據(jù)擦傷的輕微程度以及存在的自修復(fù)現(xiàn)象，同時(shí)考慮到多軸均存在相似情況，因此可以判定輕微的擦傷僅是輪軌間的黏著不良引起，而非車軸抱死造成。

通過(guò)運(yùn)行中、回庫(kù)途中、入庫(kù)后的各種檢查檢測(cè)手段及對(duì)應(yīng)分析，可以得出以下結(jié)論：故障樹(shù)中由車軸抱死超過(guò)20 s（17X2系列）原因引起的68C8故障，可基本排除車軸抱死原因，因此應(yīng)重點(diǎn)分析車軸抱死誤報(bào)原因。

第2步開(kāi)展傳感器監(jiān)測(cè)線路檢查。測(cè)量傳感器接口到BCU板卡前置插頭線路，確認(rèn)無(wú)短路、開(kāi)路或接地現(xiàn)象；觀察連接器插針無(wú)縮針、歪針等現(xiàn)象，線路導(dǎo)通良好；確認(rèn)速度傳感器外觀狀態(tài)良好，無(wú)磕碰、劃痕等損傷；通過(guò)軟件連接BCU，檢查板卡未報(bào)通訊故障。

由此，傳感器線路故障可基本排除。

第3步開(kāi)展傳感器故障檢查。根據(jù)回庫(kù)途中在08車使用制動(dòng)軟件收集的BCU內(nèi)4個(gè)車軸轉(zhuǎn)速監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，其中1，2，3軸數(shù)據(jù)正常，4軸顯示速度為0 km/h，因此須對(duì)該軸的速度傳感器進(jìn)行檢查。利用測(cè)速齒輪模擬器對(duì)傳感器進(jìn)行測(cè)速檢查，顯示的速度值為0，表明該速度傳感器無(wú)輸出信號(hào)，如圖4所示。對(duì)該故障速度傳感器進(jìn)行更換后，再次進(jìn)行模擬測(cè)試結(jié)果正常，基本確認(rèn)了傳感器本身無(wú)輸出信號(hào)是造成本次車軸抱死誤報(bào)故障的原因。

第4步對(duì)TCU、CCU、BCU、HMI（司機(jī)顯示屏）數(shù)據(jù)進(jìn)行下載分析。雖然已明確速度傳感器損壞這一故障點(diǎn)，但根據(jù)68C8故障樹(shù)的復(fù)雜性，為了將故障原因分析徹底，需對(duì)動(dòng)車組記錄數(shù)據(jù)實(shí)施進(jìn)一步分析，使分析結(jié)論形成相互佐證。

從MVB數(shù)據(jù)獲得的08車各軸速度曲線如圖5所示。

由曲線圖可以看出，08車4軸速度傳感器在2 s的瞬時(shí)內(nèi)，速度信號(hào)從247 km/h突變?yōu)?。實(shí)際上，動(dòng)車組抱死誤報(bào)故障后續(xù)一直存在，但傳感器的速度始終為0，可進(jìn)一步表明傳感器損壞是導(dǎo)致本次故障的原因。

2.4 68C8故障問(wèn)題分析處理總結(jié)

在以上CRH3型動(dòng)車組68C8故障問(wèn)題的分析診斷中我們可以看到，動(dòng)車組運(yùn)用故障樹(shù)分析方法起到了顯著的指導(dǎo)作用。首先，在動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)途中，通過(guò)故障樹(shù)可直接排除熱軸這一原因組，使機(jī)械師可以重點(diǎn)針對(duì)車軸抱死這一可能原因，采取點(diǎn)溫、檢查踏面、滾動(dòng)試驗(yàn)、電機(jī)溫度監(jiān)控等積極的應(yīng)對(duì)措施，同時(shí)排除了聯(lián)軸器滲油等誤導(dǎo)因素（實(shí)際原因?yàn)辇X輪箱非接觸式迷宮密封齒磨損，不影響動(dòng)車組運(yùn)行），使分秒必爭(zhēng)的途中應(yīng)急故障處理更為及時(shí)有效。在動(dòng)車組到站后的回庫(kù)途中，根據(jù)故障樹(shù)中軸抱死誤報(bào)這另一原因組，通過(guò)制動(dòng)軟件采集BCU數(shù)據(jù)加以分析的方法，進(jìn)一步驗(yàn)證了軸抱死誤報(bào)這一可能性。動(dòng)車組回庫(kù)后，根據(jù)故障樹(shù)中軸抱死誤報(bào)的原因組，可迅速將問(wèn)題鎖定于傳感器監(jiān)測(cè)線路和傳感器本體，為快速找到問(wèn)題根源提供了可靠指引。

3 結(jié)束語(yǔ)

動(dòng)車組因自身系統(tǒng)集成性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，必然使故障分析處理的難度加大。而采用故障樹(shù)分析法，可有效幫助理清思路，將原本復(fù)雜的問(wèn)題變得較為清晰明了，也使各種先進(jìn)的動(dòng)車組故障檢測(cè)及數(shù)據(jù)分析手段變得有的放矢，從而在動(dòng)車組運(yùn)用檢修一線，提升問(wèn)題分析的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，降低誤判和漏判的可能性。同時(shí)，也為將各種典型問(wèn)題的處理過(guò)程形成規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的診斷分析流程提供了一種可靠的方法。

［1］ 孫幫成，安 超，王貴國(guó)，等.軌道交通RAMS工程基礎(chǔ)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

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Brief Introduction of Fault Tree Analysis for CRH380BL EMU

ZHANG Xiaojun
（Shanghai EMU Depot，Shanghai Railway Bureau，Shanghai 201812，China）

With more and more EMU trains go on operating，various faults have happened.This paper mainly expounds the processing methods and ways of fault tree analysis when CRH380BL EMU has problems during operation，so that the efficiency and accuracy can be improved when handling problems.

CRH380BL EMU；fault tree；analysis

U266.2

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.06.22

1008－7842（2014）06－0087－04

*中國(guó)鐵路總公司科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃課題（2013J005－B，2013J005－A）

9—）男，高級(jí)工程師（

2014－07－22）