關(guān)于HXD2型電力機車拖車損失故障分析及探討

李建斌

（大同鐵路分局 湖東電力機務段，山西 大同037006）

0 引言

HXD2 型電力機車是由兩節(jié)相同的機車組成的雙節(jié)重聯(lián)重載電力機車， 其控制系統(tǒng)是由微機控制系統(tǒng)、WorldFIP 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和DC110V 電氣控制電路組成。兩節(jié)機車數(shù)據(jù)通訊采用WorldFIP 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中的FIPT 網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換， 在機車運用中如果兩節(jié)機車間的FIPT 網(wǎng)出現(xiàn)中斷，即操作節(jié)機車與非操縱節(jié)機車間的數(shù)據(jù)通訊丟失，這種現(xiàn)象稱為拖車損失故障。當拖車損失故障發(fā)生時，即使FIPT 網(wǎng)連接恢復，兩節(jié)機車仍需重新上電重啟才能重新建立通訊，極大的影響了運輸暢通。

1 HXD2 型電力機車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

HXD2 型電力機車的微機網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)分為兩級：車輛級通信和列車級通信，對應的FIP 網(wǎng)是：FIP 車輛網(wǎng)（即FIPV 網(wǎng)）和FIP 列車網(wǎng)（即FIPT 網(wǎng)）。 單節(jié)機車內(nèi)部控制單元間的通訊路徑為FIP車輛網(wǎng)（FIPV 網(wǎng)），兩節(jié)機車間的通訊路徑為FIP 列車網(wǎng)（FIPT 網(wǎng)）。

HXD2 型電力機車的列車級通信主要通過FIPT 網(wǎng)進行， 用于每臺機車的兩節(jié)機車間或連掛的兩臺重聯(lián)機車之間所有的功能和信息交換。 出于通信安全性和可靠性的考慮，F(xiàn)IPT 網(wǎng)與FIPV 網(wǎng)類似，也采用雙路介質(zhì)冗余設(shè)計。 HXD2 型機車FIPT 網(wǎng)的交換終端為兩節(jié)機車的主處理單元MPU（Main Processor Unit），操縱節(jié)機車的MPU 將操縱命令通過FIPT 網(wǎng)傳輸至非操縱節(jié)MPU，非操縱節(jié)機車的將本節(jié)機車的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過FIPT 網(wǎng)傳輸至操縱節(jié)。 其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1。

2 拖車損失故障現(xiàn)象及原因分析

HXD2 型機車A、B 節(jié)網(wǎng)絡(luò)通信中斷則會造成“拖車損失”故障。根據(jù)機車操縱節(jié)及前后弓選擇不同則具體故障現(xiàn)象也不同：

1）A 節(jié)操縱，升B 節(jié)受電弓，合主斷，機車發(fā)生拖車損失故障時，主斷路器斷開，B 節(jié)受電弓降下，后弓升不起，AB 閘缸壓力無變化；此時可升前弓合主斷，但至拖車損失故障發(fā)生后約30 分鐘后B 節(jié)蓄電池斷電，B 節(jié)控制回路失電，列車管降零。

2）A 節(jié)操縱，升A 節(jié)受電弓，合主斷，機車發(fā)生拖車損失故障，主斷路器、受電弓正常，AB 閘缸壓力無變化；如繼續(xù)運行，則當拖車損失故障發(fā)生約30 分鐘后B 節(jié)蓄電池斷電，B 節(jié)控制回路失電，列車管降零。

圖1

通過對2011-2013 年發(fā)生的拖車損失故障的分析及處理結(jié)果(見表1)，可以看出HXD2 型電力機車拖車損失故障的原因主要有以下幾種：

1）內(nèi)重聯(lián)線斷開

通過對發(fā)生拖車損失故障機車的機車數(shù)據(jù)分析，在拖車損失故障發(fā)生前一段時間，F(xiàn)IPT 網(wǎng)中的A 網(wǎng)或B 網(wǎng)已經(jīng)斷開連接，數(shù)據(jù)記錄如下：

A 節(jié) 發(fā) 生 時：“ME_MEDA1 : FIP TRAIN A2 medium failure”或“ME_MEDA2: FIP TRAIN A1medium failure”

B 節(jié) 發(fā) 生 時：“ME_MEDB1 : FIP TRAIN B1 medium failure”或“ME_MEDB2: FIP TRAIN A1medium failure”

在機車運行中，如果另一路備用網(wǎng)絡(luò)由于插接不到位、震動而斷開，則會導致拖車損失故障的發(fā)生，數(shù)據(jù)記錄為“DA_DIFIPT: Missing vehicule on FIPT”。

2）MPU 故障

HXD2 型機車FIPT 網(wǎng)的連接是串聯(lián)連接， 即整個網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備必須在線，硬線連接不能斷開，即使MPU 故障，可以通過切換機車控制通道的方法來維持運行， 但一旦MPU 中網(wǎng)絡(luò)控制部分故障（MPU仍然有電），會導致機車數(shù)據(jù)不能順利傳遞，從而導致拖車損失故障的發(fā)生。 此時，機車數(shù)據(jù)中故障MPU 會產(chǎn)生大量無規(guī)律故障代碼。

3）外重聯(lián)線接地故障多機重聯(lián)運行的需要，HXD2 機車在機車前端設(shè)置有外重聯(lián)線， 其中外重聯(lián)線的17、18 點為FIPT。 在機車運用中，外重聯(lián)線老化、破損或外重聯(lián)插頭進水導致外重聯(lián)線接地，如此時外重聯(lián)線中的FIPT 網(wǎng)線路接地（即17、18 點位線路接地），則會導致機車數(shù)據(jù)不能正常傳輸，從而產(chǎn)生拖車損失故障。 此時機車數(shù)據(jù)同樣會記錄故障數(shù)據(jù) “ME_MEDA1 : FIP TRAIN A2 medium failure”或“ME_MEDA2: FIP TRAIN A1medium failure” （ 如B 節(jié) 則 記 錄 為“ME_MEDB1 : FIP TRAIN B1 medium failure” 或 “ME_MEDB2: FIP TRAIN A1medium failure”）

3 解決方案及改進措施

針對拖車損失故障產(chǎn)生的原因， 根據(jù)HXD2 型機車網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特點，制定了以下解決方案和改進措施，盡可能減少拖車損失故障的發(fā)生：

1） 內(nèi)重聯(lián)線斷開造成拖車損失故障， 在日常檢修作業(yè)中加強FIPT 網(wǎng)內(nèi)重聯(lián)線的檢查，確保插接牢固。 日常下載分析機車數(shù)據(jù)時，如發(fā)現(xiàn)“ME_MEDA1 : FIP TRAIN A2 medium failure”或“ME_MEDA2:

FIP TRAIN A1medium

failure” （如B節(jié)則記錄為

“ME_MEDB1: FIP TRAIN B1 medium failure” 或

“ME_MEDB2:FIP TRAIN A1medium

failure”）多 次重復出現(xiàn)，則針對性對相應FIPTA 或FIPTB 網(wǎng)絡(luò)進行校驗檢查，及時發(fā)現(xiàn)狀態(tài)不良網(wǎng)絡(luò)，排除故障隱患。

表1

2）HXD2 型機車在日常運用中，MPU 中的部分板卡易發(fā)生偶發(fā)性故障， 會在機車數(shù)據(jù)中會產(chǎn)生相應的數(shù)據(jù)記錄， 如 “DC_PTTF :Transmission des ordres de T/F”、“DC_DAL241 : Def. alim. 24V convert.1”等，通過分析機車數(shù)據(jù)，如發(fā)現(xiàn)某個MPU 經(jīng)常性有各種無規(guī)律故障或事件記錄，那么說明此MPU 狀態(tài)不良，則應對此MPU 進行及時更換，以排除故障隱患。

3）FIPT 網(wǎng)外重聯(lián)線老化、破損及外重聯(lián)插頭、插座進水造成的拖車損失故障，應根據(jù)機車實際運用情況，如機車長時間不使用外重聯(lián)功能進行雙機或多機重聯(lián)運行， 可將FIPT 網(wǎng)外重聯(lián)線在機車頭部內(nèi)端子排BB-UM-CF 及BB-UM-CM 上的第3、4 點接線進行甩線處理，斷開FIPT 網(wǎng)在機車內(nèi)部與機車外部CF-FF-UM-G 及CF-FF-UM-G的連接，徹底杜絕由于FIPT 網(wǎng)外重聯(lián)線老化、破損及外重聯(lián)插頭、插座進水造成的拖車損失故障。

4) FIPT 網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹芷跒?0ms， 當機車運行中沖動過大，會導致FIPT 網(wǎng)內(nèi)重聯(lián)線瞬間斷開，斷開時間大于60ms（在一個數(shù)據(jù)交換周期內(nèi)如檢測到數(shù)據(jù)通訊錯誤，此時會再次重新進行一個周期的數(shù)據(jù)通訊檢測）時，則會發(fā)生拖車損失故障。通過增大HXD2 型機車拖車損失故障的控制邏輯故障判斷時間， 在適當?shù)臅r間內(nèi)如A、B 節(jié)數(shù)據(jù)通訊恢復，則不產(chǎn)生拖車損失故障，機車繼續(xù)正常運行。

4 結(jié)論

由于HXD2 型機車在大秦線特殊的重載運輸環(huán)境下，一旦機車發(fā)生拖車損失故障，機車會產(chǎn)生列管降零的懲罰制動，如發(fā)生故障后未發(fā)現(xiàn)故障提示仍繼續(xù)運行則會產(chǎn)生緊急制動，會對安全運輸產(chǎn)生不可預測的后果。 故障發(fā)生后，如果要消除故障，必須停車斷電，重新上電才能使機車重聯(lián)功能恢復正常，此過程需要較長時間，對大秦線運輸暢通產(chǎn)生較大的影響，通過對故障的分析、原因的查找，制定出相應的措施可大大減少拖車損失的發(fā)生，有效的保證機車運行的安全，保證大秦線運輸暢通。

［1］張曙光.HXD2 型電力機車[M].北京：中國鐵道出版社，2009.