CRH380D型動車組BMS環(huán)路繼電器故障排除及控制邏輯優(yōu)化

張奎全 王 剛 張?zhí)┗?/p>

(1.中國鐵路濟南局集團有限公司青島機車車輛監(jiān)造項目部 山東 青島 266111；2.中國鐵路濟南局集團有限公司設備監(jiān)造處 山東 濟南 250001；3.青島四方龐巴迪鐵路運輸設備有限公司 山東 青島 266111 )

1 故障描述

2018年6月，CRH380D-1551型動車組發(fā)生一例列車自動施加緊急制動的故障。故障信息表示軸承溫度已超過121 ℃，機械師隨即對各軸箱進行點溫測試，測試結果表明各軸溫均在正常范圍內。因此懷疑軸溫熔斷環(huán)路內部故障引起的是誤報。司機重新激活車組配置后，故障消除，動車組繼續(xù)運行，該事故造成動車組停車4分鐘。

CRH380D型動車組是由青島四方龐巴迪鐵路運輸設備有限公司研制生產的高速動車組，其軸箱裝有溫度傳感器用于檢測軸溫狀態(tài)，傳感器檢測到的軸承溫度通過AX 模塊傳輸到TCMS 以達到控車目的。每個軸箱傳感器內部除PT100元件外，還集成121 ℃熱熔絲串聯硬線組成軸溫安全回路。

當溫度超過100 ℃，IDU將自動進行聲光報警(A級報警)。

當溫度超過121 ℃，傳感器內的熱熔絲斷開，監(jiān)控回路“=41-K11”、“=41-K12” 監(jiān)控繼電器失電，列車自動施加緊急制動停車[1],如圖1 所示。

圖1 軸溫監(jiān)控繼電器回路

2 故障分析

2.1 控制原理分析

基于上述故障現象，通過控制原理分析可知，導致列車線失電的故障原因是“=26-K20”、“=26-K21” 繼電器失電，同時MIO反饋信號mioe4_in12為0。BMS列車線回路中任意一個控制繼電器發(fā)生反饋供電中斷都將導致“=26-K20”、“=26-K21”繼電器失電和MIO無信號反饋,如圖2所示。

2.2 現場調查分析

查看列車控制管理系統ODBS數據。其中，“DNRA/BCU/BMS(列車線和狀態(tài))未聯合(代碼6817)”與BMS 回路32 個控制繼電器中“=26-K20” 和“=26-K21” 繼電器失電以及MIO 無信號反饋相吻合。

圖2 DNRA/BCU/BMS列車回路及反饋

2.3 庫內檢查

首先對全車線纜壓接進行排查，先后排查了1～8車“=26-K22/=26-K23/=41-K11/=41-K12”全列32個繼電器線纜壓接、1/8車“=26-K20/=26-K21”總繼電器(見圖3)和“=22-K07”激活繼電器接線、1/8車“=44-A08”和“=44-A09MIO”信號反饋線路、1/8車“=26-F05”斷路器空開和“=26-R11”單向二極管線路，均接線正常，無虛接及脫開現象。

圖3 繼電器“=26-K20”和“=26-K21”外觀圖

排除線纜壓接問題后，再進行整車上電試驗，用橡膠小錘對每個繼電器安裝座進行輕微敲擊，當進行到1551-2 車時，IDU 報1551-1 車DNRA/BCU/BMS(列車線和狀態(tài))未聯合(代碼6817)。

通過電腦監(jiān)控信號，確認故障點在2 車“=41-K12” 和“=26-K23”之間信號中斷。進一步檢查發(fā)現1551-2車的繼電器“=41-K11”不吸合， 更換“=41-K11”繼電器后，上電試驗一切正常。

2.4 模擬故障試驗

為進一步確認此次故障現象，并調查將繼電器觸點常閉串聯改為常閉并聯結構可行性，模擬故障試驗，在BMS列車回路形成的狀態(tài)下，人為手動強制“=41-K11”繼電器斷開，IDU屏報故障與線路報故障一致，完全再現故障狀態(tài)。

3 控制邏輯優(yōu)化

3.1 優(yōu)化方案

動車組單車軸溫正常時，“=41-K11”和“=41-K12” 繼電器同時得電吸合，串聯在BCU/DNRA/BMS回路中的輔助觸點閉合，回路形成。兩個繼電器屬于并聯狀態(tài)，共用單車回路正常輸入電源，當“=41-K11”和“=41-K12”任何一個繼電器吸合，mioA4_in09的信號反饋給TCMS軸溫熔斷回路正常[2]，如圖4所示。

圖4 優(yōu)化后的原理圖

結合原理、軟件圖分析電器觸點常閉串聯改為常閉并聯結構的可行性，如圖5所示。

圖5 常閉并聯結構圖

情形1：信號mioA4_in10和mioA4_in09 同時為1 或者0時，IDU 會報出：熱熔斷器回路故障。

情形2：信號mioA4_in10為0，mioA4_in09 為1 時，軸溫呈正常狀態(tài)。

情形3：信號mioA4_in10為1，mioA4_in09 為0 時，軸溫熔斷回路斷開。

3.2 安全評估

從以上可以看出，一旦滿足情形1，IDU 彈屏A 類報警，這與BMS報警的要求一致；繼電器觸點改為常閉并聯結構，信號mioA4_in10 可以實現對單車BMS回路繼電器“=41-K11”、“=41-K12”進行監(jiān)控；繼電器“=41-K11”、“=41-K12”輔助觸點串聯在BCU/DNRA/BMS回路中，任意一個不吸合導致BCU/DNRA/BMS 回路的列車線失電，觸發(fā)全列緊急制動，列車安全性無影響。當“=41-K11”、“=41-K12” 任意一個繼電器故障失電時，會導致BCU/DNRA/BMS 回路的列車線失電，觸發(fā)全列緊急制動，動車組的安全性、可靠性均無影響。

4 實施整改及效果

理論分析及模擬試驗表明本次優(yōu)化可以實現對故障繼電器的快速定位，且不降低系統及車輛的安全等級，組織相關技術專家對該優(yōu)化方案進行評審，獲得一致通過。經相關路局審批后，對CRH380D型動車組結合運用修進行整改升級，目前運行情況良好。

5 結論

針對CRH380D型動車組一例軸溫熔斷回路繼電器內部故障，對繼電器經過逐一排查，發(fā)現2車的“=41-K11”繼電器不吸合是該故障的根本原因，更換繼電器后，故障消除。

在排查過程中發(fā)現，整列繼電器發(fā)生故障時，無法準確定位到故障車輛，需要解決排查困難的問題。為此通過對控制電路進行優(yōu)化升級，將BMS回路單車監(jiān)控繼電器觸點由原來的常閉串聯改為常閉并聯結構，在不影響車輛安全性和可靠性的情況下，可以直接鎖定故障車輛，減少排查和維護的時間。