CRH1型動(dòng)車組司機(jī)控制器故障原因分析及對(duì)策

戴瑞亮 上海鐵路局上海動(dòng)車客車段

1 故障統(tǒng)計(jì)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)（見表1），2009年12月至2011年11月間，共發(fā)生7起因司機(jī)控制器故障導(dǎo)致?lián)?dāng)車次晚點(diǎn)、救援或停運(yùn)，特別是2011年下半年司機(jī)控制器故障頻繁發(fā)生，給鐵路的正常運(yùn)輸秩序造成極大影響。

表1 司機(jī)控制器故障統(tǒng)計(jì)

2 故障原因分析

2.1 相關(guān)機(jī)理

司機(jī)控制器又名主控手柄，簡(jiǎn)稱司控器，是司機(jī)實(shí)施牽引或制動(dòng)的主令發(fā)生器，在動(dòng)車組運(yùn)行期間，司機(jī)主要通過(guò)操作司控器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的運(yùn)行控制。目前CRH1型動(dòng)車組使用的司機(jī)控制器，由瑞典Mekatronik AB公司制造。

司控器共有十六個(gè)檔位，從功能上可劃分為一個(gè)空檔位（"0"位）、七個(gè)牽引檔位、八個(gè)制動(dòng)檔位。當(dāng)司控器處于"0"位時(shí)，按下位于操縱桿頂部的鎖定按鈕時(shí)，向前移動(dòng)操控桿到"恒速"位。自"恒速"位向前移動(dòng)是加速，向后移動(dòng)是減速。從"0"位向后拉動(dòng)操縱桿，可以施加常用制動(dòng)（共7級(jí)）。向后拉動(dòng)超過(guò)第7級(jí)，就到緊急制動(dòng)位（見圖1）。

圖1 司控器操作示意圖

根據(jù)不同的操作檔位，主控手柄的10組觸點(diǎn)采取不同的開閉組合方式相對(duì)應(yīng)（見表2）。

表2 各檔位與觸點(diǎn)開閉對(duì)應(yīng)表

其中通過(guò)1～4、6～9號(hào)這8組觸點(diǎn)的開閉，將DC24V的組合電信號(hào)反饋給VCU（車輛控制單元），VCU再以此向牽引系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)布相應(yīng)的命令，從而使動(dòng)車組實(shí)施相應(yīng)的操作；5、10號(hào)這兩組觸點(diǎn)通過(guò)連接線與制動(dòng)控制系統(tǒng)的緊急制動(dòng)回路相聯(lián)（見圖2），正常情況下緊急制動(dòng)回路是處于得電狀態(tài)（DC110 V供電），一旦5號(hào)觸點(diǎn)閉合、10號(hào)觸點(diǎn)斷開（即司控器打到"緊急制動(dòng)位"）緊急制動(dòng)回路將失電，導(dǎo)致緊急制動(dòng)電磁閥失電動(dòng)作將總風(fēng)壓力通過(guò)限壓閥、中繼閥、防滑閥傳輸?shù)街苿?dòng)夾鉗上，從而使動(dòng)車組施加緊急制動(dòng)。該緊急制動(dòng)由最大空氣制動(dòng)及一定量的電制動(dòng)組成。

圖2 緊急制動(dòng)回路

2.2 故障原因分析

檢查故障司控器發(fā)現(xiàn)，1～4、6～9號(hào)這8組觸點(diǎn)的動(dòng)作情況與上述各檔位與觸點(diǎn)開閉對(duì)應(yīng)表一致，故障出現(xiàn)在5、10號(hào)觸點(diǎn)上，筆者選擇了兩個(gè)典型的檔位（0位與恒速位）進(jìn)行測(cè)量，并與正常情況相比較（見表3）。

表3 實(shí)測(cè)情況與正常情況比較

結(jié)合當(dāng)時(shí)故障現(xiàn)象及檢查測(cè)量結(jié)果，筆者分析認(rèn)為當(dāng)司控器打到"緊急制動(dòng)位"時(shí)，正常情況下司控器10號(hào)觸點(diǎn)先斷開，5號(hào)觸點(diǎn)后閉合。但如果10號(hào)觸點(diǎn)斷開與5號(hào)觸點(diǎn)閉合這兩個(gè)動(dòng)作存在偏差時(shí)，即10號(hào)觸點(diǎn)還未徹底斷開時(shí)5號(hào)觸點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到放電距離，產(chǎn)生的感應(yīng)電流超過(guò)5號(hào)觸點(diǎn)耐流值，使其熔焊粘連，與其連鎖的10號(hào)觸點(diǎn)完全斷開。這與上述故障統(tǒng)計(jì)中司控器故障發(fā)生的時(shí)間吻合，基本發(fā)生在司機(jī)途中施加緊急制動(dòng)后，或司機(jī)做制動(dòng)試驗(yàn)期間施加緊急制動(dòng)后。

3 對(duì)策及處理措施

3.1 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研

筆者經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，司控器的5、10號(hào)觸點(diǎn)是通過(guò)C.A1.4.34.X3號(hào)插頭與緊急制動(dòng)回路相連，其中5號(hào)觸點(diǎn)是與X3號(hào)插頭的X3.3和X3.4兩點(diǎn)相連，10號(hào)觸點(diǎn)是與X3號(hào)插頭的X3.1和X3.2兩點(diǎn)相連。C.A1.4.34.X3號(hào)插頭采用的是WAGO型插頭(額定電氣指標(biāo)：額定電壓500V額定電流32A 額定截面積4mm2)，且由公、母插頭相配合（見圖3）。母插頭的X3.1、X3.2、X3.3、X3.4四點(diǎn)是連接在緊急制動(dòng)回路中，公插頭的X3.1、X3.2、X3.3、X3.4四點(diǎn)與司控器連接。

圖3 X3公、母插頭

3.2 途中應(yīng)急處理措施

根據(jù)故障原因，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研筆者自行制作了應(yīng)急插頭（見圖4）。該插頭與X3號(hào)公插頭的型號(hào)、額定電氣指標(biāo)相同，方便攜帶及應(yīng)急使用，且未改變動(dòng)車組相關(guān)電路。其作用是與X3號(hào)母插頭配合將X3.3、X3.4點(diǎn)斷開，X3.1、X3.2點(diǎn)短接，隔離司控器的5、10號(hào)觸點(diǎn)，從而使緊急制動(dòng)回路正常得電，動(dòng)車組不會(huì)施加緊急制動(dòng)，以保證車組的正常運(yùn)行。

圖4 應(yīng)急插頭

相應(yīng)的應(yīng)急處理措施：①將司控器打至"緊急制動(dòng)位"；②將操縱臺(tái)右側(cè)配電柜C.A1.2內(nèi)X3號(hào)公插頭拔出并使用應(yīng)急插頭替換（見圖5）；③將司控器恢復(fù)至"0"位；④司機(jī)進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)。制動(dòng)試驗(yàn)中只有緊急制動(dòng)試驗(yàn)項(xiàng)將無(wú)法通過(guò)。但如果將司控器打在"緊急制動(dòng)位"，由于所有檔位信號(hào)均為0，反饋給VCU的信號(hào)也為0，VCU仍然會(huì)自動(dòng)施加緊急制動(dòng)，因此在運(yùn)行中將司控器打到"緊急制動(dòng)位"，動(dòng)車組依然會(huì)施加緊急制動(dòng)。其它制動(dòng)試驗(yàn)項(xiàng)顯示正?？衫^續(xù)按原速行車。

圖5 應(yīng)急插頭與X3母插頭配合

通過(guò)上車試驗(yàn)驗(yàn)證：當(dāng)司控器的5號(hào)觸點(diǎn)粘連、10號(hào)觸點(diǎn)斷開后，使用應(yīng)急插頭可將動(dòng)車組緊急制動(dòng)緩解，并可正常行車。該應(yīng)急處理措施較臨場(chǎng)給X3.1、X3.2點(diǎn)加短接線，或更換司控器更加快捷有效。

3.3 司控器改進(jìn)及維護(hù)建議

結(jié)合故障原因分析，筆者對(duì)CRH1型動(dòng)車組司控器提出以下改進(jìn)及維護(hù)建議：

⑴供應(yīng)商應(yīng)對(duì)司控器進(jìn)行改進(jìn)。一是保證司控器10號(hào)觸點(diǎn)先斷開，5號(hào)觸點(diǎn)后閉合這一動(dòng)作的可靠性；二是要加大5、10號(hào)觸點(diǎn)的帶載容量從而提高觸點(diǎn)的分?jǐn)嗄芰ΑＤ壳八究仄?、10號(hào)觸點(diǎn)的正常工作電流為3 A，最大耐流為10 A。其余觸點(diǎn)的正常工作電流15-20 mA，最大耐流為2 A。

⑵由于觸點(diǎn)在接觸的瞬間容易產(chǎn)生發(fā)熱和火花，促使觸點(diǎn)在多頻率使用過(guò)程中，產(chǎn)生氧化和電解從而使其電阻增大。因此建議動(dòng)車運(yùn)用所結(jié)合CRH1型動(dòng)車組180天專項(xiàng)修，按司控器各檔位與觸點(diǎn)開閉對(duì)應(yīng)表對(duì)司控器觸點(diǎn)接觸電阻進(jìn)行檢測(cè)，特別是對(duì)5、10號(hào)觸點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)電阻明顯增大需更換司控器。