四方平臺(tái)CR400AF型動(dòng)車組遠(yuǎn)程監(jiān)控常見故障分析與處理

滕明濤　王水源　李思言　李飛　李娟

摘? 要：隨著我國(guó)高鐵技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的復(fù)興號(hào)動(dòng)車組列車投入運(yùn)營(yíng)。為確保動(dòng)車組列車安全可靠運(yùn)行，鐵路部門建立了故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)時(shí)監(jiān)控動(dòng)車組列車關(guān)鍵部件的狀態(tài)。本文介紹了目前常用的動(dòng)車組遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，以四方平臺(tái)CR400AF型復(fù)興號(hào)動(dòng)車組為例，針對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控中常見的在線直流絕緣監(jiān)測(cè)及空調(diào)故障，分析故障的具體原因，并結(jié)合故障原因說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)處理措施。

關(guān)鍵詞：四方平臺(tái) ?高速動(dòng)車組 ?遠(yuǎn)程監(jiān)控 ?故障處理

1? 動(dòng)車組故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介

目前，復(fù)興號(hào)動(dòng)車組的運(yùn)行速度高達(dá)350 km/h，對(duì)列車的安全運(yùn)行提出了更高的要求。因此，在確保動(dòng)車組安全穩(wěn)定運(yùn)行下，完善動(dòng)車組檢修運(yùn)用體系是動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)和制造單位十分關(guān)注的課題^[1]。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、信息處理技術(shù)以及傳感技術(shù)等眾多領(lǐng)域技術(shù)的快速發(fā)展，鐵路有關(guān)部門建立了動(dòng)車組故障預(yù)測(cè)與健康管理系統(tǒng)（Prognositic and Health Manage-ment，簡(jiǎn)稱PHM）^[2]。動(dòng)車組PHM系統(tǒng)匯集五大類數(shù)據(jù)，包括動(dòng)車組新造、運(yùn)用檢修、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)和環(huán)境。利用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)和PHM模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組海量數(shù)據(jù)的智能化處理和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)車組運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)故障預(yù)警預(yù)測(cè)、健康評(píng)估、決策支持以及運(yùn)維管等功能，為動(dòng)車組故障處理、狀態(tài)維修以及修程修制優(yōu)化提供輔助決策支持^[3]。

2? 四方平臺(tái)CR400AF型動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

CR400AF型動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱TCMS）通過(guò)貫穿列車的總線實(shí)現(xiàn)信息傳輸，集中管理車輛運(yùn)行和車載設(shè)備動(dòng)作的相關(guān)信息。TCMS具有五大功能：信息傳輸、邏輯控制、屏幕顯示、故障診斷和用戶支持^[4]。

標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)車組由 8 輛編組組成，同時(shí)具備兩列重聯(lián)編組的能力，整列動(dòng)車組分為兩個(gè)單元，每 4 節(jié)車廂為一個(gè)單元。動(dòng)車組的通信網(wǎng)絡(luò)劃分為兩級(jí)：車輛級(jí)和列車級(jí)，車輛級(jí)采用 MVB總線，列車級(jí)采用 WTB 總線^[5]。列車級(jí)還采用以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)貫穿全車，以太網(wǎng)主要承擔(dān)維護(hù)、檢修以及信息化功能。智能設(shè)備（包括中央控制單元、牽引制動(dòng)單元、輔助控制單元和車載無(wú)線傳輸?shù)龋┚捎靡蕴W(wǎng)連接到交換機(jī)上。車載無(wú)線傳輸設(shè)備（WTD）采集和處理動(dòng)車組運(yùn)行期間的故障信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)時(shí)發(fā)送至地面服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，使地面服務(wù)器能夠接收到動(dòng)車組各設(shè)備的運(yùn)行信息，并將其發(fā)送給鐵路運(yùn)用維修部門，以便對(duì)動(dòng)車組進(jìn)行有效的監(jiān)控和管理，及時(shí)處理動(dòng)車組故障^[6]。

3? 四方平臺(tái)CR400AF型動(dòng)車組遠(yuǎn)程監(jiān)控常見故障分析及處置

以某動(dòng)車所配屬的CR400AF型動(dòng)車組為樣本，對(duì)動(dòng)車組運(yùn)用過(guò)程中遠(yuǎn)程監(jiān)控重點(diǎn)故障進(jìn)行分析。2020年1月至2020年10月，該動(dòng)車所共計(jì)發(fā)生在線直流絕緣監(jiān)測(cè)故障4件、空調(diào)故障故障8件。

3.1? CR400AF型動(dòng)車組在線直流絕緣監(jiān)測(cè)故障遠(yuǎn)程監(jiān)控及處置

3.1.1在線直流監(jiān)測(cè)裝置簡(jiǎn)介

CR400AF動(dòng)車組在線直流監(jiān)測(cè)裝置裝配于5車組合配電柜中，通過(guò)監(jiān)測(cè)102A線對(duì)地絕緣值與100C線對(duì)地絕緣值來(lái)判斷貫穿整車102線、103線、115線及110V-線的對(duì)地絕緣狀況，其中102線、103線、115線通過(guò)充電機(jī)中Batk1、Btak2接觸器的斷合來(lái)實(shí)現(xiàn)線與線之間的導(dǎo)通。102線主要負(fù)載為輔助空壓機(jī)、配電柜照明等，103線主要負(fù)載為軸溫/失穩(wěn)主機(jī)、無(wú)線傳輸裝置、視頻監(jiān)控、車體平穩(wěn)性、空調(diào)控制器、煙火報(bào)警、自動(dòng)過(guò)分相裝置等，105線主要負(fù)載為無(wú)線上網(wǎng)系統(tǒng)、開水爐控制、客室照明及裝飾燈、逆變電源、主空壓機(jī)控制等。

當(dāng)在線直流監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到正線（102、103、115線）對(duì)地絕緣值小于20±5KΩ時(shí)，正線較差指示燈亮黃。當(dāng)正線對(duì)地絕緣值小于2±1KΩ時(shí)，正線報(bào)警燈亮紅。當(dāng)在線直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到負(fù)線（110V-）對(duì)地絕緣值小于20±5KΩ時(shí)，負(fù)線較差燈亮黃。當(dāng)負(fù)線對(duì)地絕緣值小于2±1KΩ時(shí)，負(fù)線報(bào)警燈亮紅。工作原理如圖2所示。

3.1.2在線直流監(jiān)測(cè)裝置故障遠(yuǎn)程監(jiān)控及處置

故障現(xiàn)象：在線直流監(jiān)測(cè)裝置指示燈亮黃燈或者紅燈，遠(yuǎn)程監(jiān)控PHM系統(tǒng)報(bào)在線直流絕緣監(jiān)測(cè)故障。舉例：2020年9月17日，某CR400AF動(dòng)車組5車在線直流絕緣監(jiān)測(cè)裝置正線報(bào)警（紅）燈亮。

故障原因：當(dāng)動(dòng)車組出現(xiàn)102線、103線、115線及110V-線對(duì)地絕緣不良時(shí)，遠(yuǎn)程監(jiān)控PHM系統(tǒng)報(bào)出：“在線直流絕緣監(jiān)測(cè)報(bào)警”。

處理方法：動(dòng)車組分別在斷電和供電情況下，對(duì)每一節(jié)車廂的相關(guān)負(fù)載空開進(jìn)行一一斷開，直到在線直流絕緣監(jiān)測(cè)報(bào)警燈熄滅，確認(rèn)該負(fù)載接線存在絕緣不良，進(jìn)行絕緣或者更換處理。

3.2? CR400AF型動(dòng)車組空調(diào)故障遠(yuǎn)程監(jiān)控及處置

3.2.1空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

CR400AF動(dòng)車組客室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)主要由空調(diào)機(jī)組、廢排裝置、壓力保護(hù)系統(tǒng)以及風(fēng)道系統(tǒng)等部分組成^[7]。客室空調(diào)機(jī)組具有制冷、制熱、提供新風(fēng)及送/回風(fēng)等功能;廢排裝置的作用是向車外排出廢氣;壓力保護(hù)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)車內(nèi)壓力波動(dòng)平緩，達(dá)到壓力保護(hù)的目的;風(fēng)道能實(shí)現(xiàn)車內(nèi)各區(qū)域送風(fēng)、回風(fēng)。

3.2.2 空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)常見故障遠(yuǎn)程監(jiān)控及處置

3.2.2.1 客室溫度傳感器故障

故障現(xiàn)象：客室空調(diào)本控屏顯示該車溫度異常，遠(yuǎn)程監(jiān)控故障車廂客室溫度遠(yuǎn)高于其他車廂。舉例：2020年2月15日，某CR400AF動(dòng)車組運(yùn)行途中15車空調(diào)本控屏顯示客室溫度傳感器3為51.4℃，溫度傳感器1/2/4溫度分別16.9℃、16.9℃和17.6℃，客室目標(biāo)為22℃，車廂溫度31℃，客室溫度傳感器3顯示異常。

故障原因：傳感器線路故障或傳感器自身故障。

處理方法：更換空調(diào)溫度傳感器

3.2.2.2 客室電加熱故障

故障現(xiàn)象：客室無(wú)法加熱，遠(yuǎn)程監(jiān)控PHM系統(tǒng)報(bào)客室無(wú)法加熱、空調(diào)主斷路器斷開。舉例：2020年2月1日，某CR400AF動(dòng)車組5車空調(diào)本控屏報(bào)空調(diào)主斷路器CB2斷開，客室無(wú)法加熱。

故障原因：空調(diào)機(jī)組電加熱內(nèi)部短路或空調(diào)主斷路器故障。

處理方法：更換空調(diào)機(jī)組電加熱或斷路器。

3.2.2.3 空調(diào)新風(fēng)溫度傳感器故障

故障現(xiàn)象：新風(fēng)溫度傳感器檢測(cè)溫度異常，遠(yuǎn)程監(jiān)控PHM系統(tǒng)檢索發(fā)現(xiàn)空調(diào)新風(fēng)溫度傳感器故障。舉例：2020年6月3日，遠(yuǎn)程檢索發(fā)現(xiàn)某CR400AF動(dòng)車組02車報(bào)空調(diào)新風(fēng)溫度傳感器故障，查看空調(diào)本控屏新風(fēng)溫度為58.1℃，明顯高于室溫。

故障原因：溫度傳感器內(nèi)部感溫回路出現(xiàn)異常，溫度傳感器短路、斷路，溫度傳感器內(nèi)部進(jìn)入潮氣導(dǎo)致電阻值偏小。

處理方法：測(cè)量空調(diào)新風(fēng)溫度傳感器阻值，發(fā)現(xiàn)異常更換處理。

4? 結(jié)論

本文對(duì)動(dòng)車組PHM網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，針對(duì)CR400AF型動(dòng)車組實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中發(fā)生的在線直流絕緣監(jiān)測(cè)故障及空調(diào)故障的處置方法進(jìn)行總結(jié)，為后續(xù)故障有效處置提供了參考。

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