HXD1C型機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)誤動(dòng)作分析

侯春濤

（中國(guó)鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司機(jī)務(wù)處，甘肅蘭州730000）

0 引言

2013年以來，HXD1C型機(jī)車牽引貨物列車運(yùn)行通過蘭新線紅山堡上行線K693+660 m、古浪—柳家臺(tái)上行線K199+833 m等非電分相處所時(shí)，多臺(tái)機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)檢測(cè)到異常的“預(yù)告/強(qiáng)迫斷”信號(hào)、錯(cuò)誤送出過分相指令、分主斷。機(jī)車乘務(wù)員檢查無異狀并人工閉合主斷路器繼續(xù)運(yùn)行，若在5 min內(nèi)通過下一處電分相，因機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)屏蔽“過分相分主斷”信號(hào)，不送出分主斷信號(hào)，存在機(jī)車帶電過分相引發(fā)弓網(wǎng)事故的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 HXD1C型機(jī)車自動(dòng)過分相原理

蘭新線運(yùn)行的HXD1C型機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)采用車載自動(dòng)控制過分相方式，自動(dòng)過分相系統(tǒng)將檢測(cè)的“預(yù)告/強(qiáng)迫斷”信號(hào)發(fā)送給機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)按一定減載率將牽引/制動(dòng)設(shè)定值降至0、關(guān)閉輔助機(jī)組、分主斷，通過分相區(qū)后，系統(tǒng)根據(jù)自動(dòng)過分相系統(tǒng)檢測(cè)的“恢復(fù)”信號(hào)，完成合主斷、閉合輔助機(jī)組和控制牽引力平滑上升等操作，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)車通過分相區(qū)時(shí)的自動(dòng)化操作，大大減輕了乘務(wù)員的工作強(qiáng)度。

2 誤動(dòng)作原因分析及斷網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)

統(tǒng)計(jì)蘭新線同線運(yùn)行的各型機(jī)車自動(dòng)過分相情況，誤動(dòng)作現(xiàn)象主要集中在某一型號(hào)自動(dòng)過分相系統(tǒng)上，使用儀器對(duì)蘭新線紅山堡上行線K693+660 m（岔心翼軌處）、古浪—柳家臺(tái)上行線K199+833 m（靠近信號(hào)機(jī)）等處磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，除K693+660 m處道岔心翼軌存在1.2 mT磁感應(yīng)信號(hào)，其他各處均未發(fā)現(xiàn)異常。根據(jù)TB/T 3197—2008《車載控制自動(dòng)過分相系統(tǒng)技術(shù)條件》，地面磁感應(yīng)器剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度Br≥1.1 T，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到的磁感應(yīng)信號(hào)不足以觸發(fā)誤動(dòng)作。

對(duì)引發(fā)HXD1C型機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)誤動(dòng)作的原因進(jìn)行綜合分析，有以下幾種可能：一是為防止機(jī)車自動(dòng)過分相感應(yīng)接收器安裝座裂損脫落加裝的防脫鋼絲繩影響信號(hào)接收；二是機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)電磁兼容性不好，送出誤動(dòng)作信號(hào)；三是機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)DC 110 V正線、地線、屏蔽線連接不規(guī)范、松動(dòng)，電位異常后引發(fā)誤動(dòng)作；四是機(jī)車自動(dòng)過分相系統(tǒng)檢測(cè)信號(hào)門限值設(shè)定不合理，未能過濾干擾信號(hào)。

對(duì)不同廠家自動(dòng)過分相系統(tǒng)安裝方案進(jìn)行對(duì)比、檢查、模擬測(cè)試等，排除了前三種引發(fā)誤動(dòng)作的可能。通過對(duì)自動(dòng)過分相系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄的解析，誤動(dòng)作時(shí)裝置接收到50 Hz/100 Hz頻段、脈寬小于13 ms的干擾信號(hào)（圖1），裝置處理后向機(jī)車微機(jī)控制系統(tǒng)送出“預(yù)告/強(qiáng)迫斷”信號(hào)。分析主要原因是機(jī)車大功率牽引時(shí)鋼軌回流產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，自動(dòng)過分相系統(tǒng)的感應(yīng)接收器線圈切割磁力線，產(chǎn)生幅值超過門限值的交變信號(hào)，由于門限值設(shè)定存在一定差距，未能將干擾信號(hào)有效屏蔽而引發(fā)誤動(dòng)作。

圖1 故障時(shí)刻信號(hào)圖

根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=nΔΦ/Δt（n為感應(yīng)接收器的線圈匝數(shù)，ΔΦ/Δt為磁通量的變化率），在感應(yīng)接收器和地面磁鐵的相對(duì)高度確定的條件下，E與機(jī)車行駛速度有關(guān)，機(jī)車速度越高，ΔΦ/Δt也越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E也越大，反之越小。因此，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E是一個(gè)與機(jī)車行駛速度有關(guān)的變量，太小了易受干擾而誤判；太大了，機(jī)車行駛速度低時(shí)將收不到地面信號(hào)。

同時(shí)，HXD1C型機(jī)車控制系統(tǒng)設(shè)定了實(shí)施一次自動(dòng)過分相操作后屏蔽“過分相分主斷”信號(hào)5 min的邏輯，正常牽引限速80 km/h的貨物列車時(shí)，機(jī)車通過紅山堡站上行線K693+660 m（距K692電分相約1 280 m）、古浪—柳家臺(tái)上行線K199+833 m（距K196電分相約3 100 m）等處發(fā)生自動(dòng)過分相誤動(dòng)作，均有可能因機(jī)車運(yùn)行通過前方電分相時(shí)沒有收到分主斷信號(hào)，出現(xiàn)帶電過分相燒損接觸網(wǎng)的嚴(yán)重后果。

3 提升自動(dòng)過分相可靠性的措施

（1）利用該型自動(dòng)過分相系統(tǒng)感應(yīng)接收器信號(hào)采用雙路接收的特點(diǎn)，將其中一路確認(rèn)時(shí)延由原來的6.4 ms延長(zhǎng)至26.4 ms，接收電平2.4 V不變，能適應(yīng)80 km/h以下速度的機(jī)車檢測(cè)需要；另一路接收電平由原來的2.4 V提高到8 V，確認(rèn)時(shí)延保持原來的6.4 ms不變，能適應(yīng)40 km/h以上速度的機(jī)車檢測(cè)需要。由于干擾信號(hào)電壓均低于6 V，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)車低速運(yùn)行由時(shí)延屏蔽干擾，機(jī)車高速運(yùn)行由電壓幅值屏蔽干擾的技術(shù)要求。

（2）將機(jī)車控制系統(tǒng)屏蔽“過分相分主斷”信號(hào)的時(shí)間由5 min調(diào)整到2 min，可以降低自動(dòng)過分相誤動(dòng)作后帶電過分相的安全風(fēng)險(xiǎn)。

相關(guān)廠家按上述措施對(duì)自動(dòng)過分相控制盒及機(jī)車控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后，有效過濾了50 Hz干擾信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性明顯提升。

4 下一步建議

（1）機(jī)車乘務(wù)員在非分相區(qū)遇到自動(dòng)過分相誤動(dòng)作、分主斷時(shí)，須按照牽引手柄回零、先分?jǐn)嘀鲾喟忖o、再閉合主斷的流程，解除機(jī)車自動(dòng)過分相程序后繼續(xù)牽引列車。同時(shí)，在距離下一電分相較近時(shí)，為避免機(jī)車控制系統(tǒng)設(shè)定的2 min內(nèi)不重復(fù)執(zhí)行自動(dòng)過分相操作可能產(chǎn)生的安全隱患，建議提前采取手動(dòng)過分相操作，避免帶電過分相燒損接觸網(wǎng)的問題發(fā)生。

（2）針對(duì)目前LKJ系統(tǒng)“過分相”信號(hào)精準(zhǔn)度較高、HXD1C型機(jī)車控制系統(tǒng)具備檢測(cè)網(wǎng)壓的功能，建議將LKJ系統(tǒng)的“過分相”、機(jī)車控制系統(tǒng)網(wǎng)壓變化（25 kV—0—25 kV的變化過程）等信號(hào)納入自動(dòng)過分相的綜合判定條件，消除自動(dòng)過分相誤動(dòng)作引發(fā)的次生安全事故。