關于HXD2型機車JZ-8制動機系統MVB通訊 異常故障原因分析及整改措施

胡兆花, 曹興華

(中國鐵路蘭州局集團有限公司 迎水橋機務段， 寧夏中衛 751702)

配屬迎水橋機務段HXD2型機車共有145臺，其中有8臺機車裝有JZ-8型制動機系統，該車由中車大同電力機車有限責任公司制造，為交流傳動八軸9 600 kW貨運電力機車，分為A節和B節，作主/從控架構配置。JZ-8型機車制動控制系統采用微機控制技術，實現列車自動制動與機車單獨制動、空氣制動與動力制動的聯鎖、斷鉤保護、列車充風流量檢測、無動力回送、制動重聯、列車速度監控配合、備用制動等功能。具備單機自檢、故障診斷、數據記錄與存儲等智能化、信息化功能，具備MVB、CAN、RS485等網絡通訊接口，通過網絡能實現遠端制動重聯控制，適應現代機車制動機信息化以及網絡控制的發展要求。2017年9月16日—10月15日，該型機車發生了3起制動機系統MVB數據卡滯造成異常牽引封鎖，導致機車運行區間發生設備故障，給鐵路運輸安全帶來極大危害。

1 故障概況

(1)故障發生時刻機車故障記錄統計表。

表1 故障記錄

(2)故障發生時刻機車故障描述

HXD2-1444號機車9月16日下午15:56:12—17:45:15發生異常牽引封鎖事件時， 機車B節為主控，A節為從控。B節的DDU顯示屏上報轉向架1/2制動缸壓力異常。

HXD2-1472號機車10月5日下午17:55:32—18:07:02發生異常牽引封鎖，故障發生時，機車B端為主控，A端為從控。司機反映制動系統無異常，制動顯示屏壓力 數據正常，6A及LKJ信息正常無故障提示。從控端A端的DDU顯示屏上報轉向架1/2 壓力異常，如圖1所示。

HXD2-1469號機車10月15日正常運轉沒有發生牽引封鎖。回段后下載MPU 數據時發現：機車B端發生MVB數據卡滯。運行期間司機反映制動系統無異常，制動 顯示屏壓力數據正常。A端、B端的DDU顯示屏上報轉向架1/2壓力異常。

2 故障原因分析

2.1 故障顯示機制

HXD2機車通過DDU顯示屏顯示故障信息。機車運行過程中，制動控制單元BCU 通過MVB網絡，將機車制動缸、列車管、均衡風缸壓力等數據傳輸給MPU, MPU結合機車目前運行狀態進行綜合判斷，如果判斷機車制動缸壓力異常，觸發牽引封鎖，并在DDU顯示屏上顯示相應故障信息。

2.2 故障癥結分析

(3臺機車故障現象一致，以HXD2-1472號機車為例進行分析。)

(1)機車運行狀態

在牽引封鎖發生時，機車處于運行(非制動)狀態，機車主控端B節的制動顯示屏顯示的主控從控共計4個制動缸的壓力為0,制動系統處于正常工作狀態。LKJ裝置在運行過程中未觸發懲罰制動。

(2)數據分析

①事件記錄及MPU分析

制動系統的事件記錄分析：HXD2-1472號從控節(A節)機車的事件記錄自17:16:12—18:51:20 之間，沒有故障發生；HXD2-1472號主控節(B節)機車的事件記錄自17:42:20—18:58:37 之間，沒有故障發生。

MPU數據分析：從控節(A節)機車的MPU數據正常，可以準確反映機車狀態。

綜合分析：故障時刻HXD2-1472號主控節(B節)與從控節(A節)的制動控制系統作用正常：列車管、均衡風缸以及機車制動缸壓力與制動指令吻合，BCU控制壓力正常，且未報故障。導致牽引封鎖的原因應是MVB通訊數據發生了卡滯，導致MPU誤判故障，發出了“轉向架1/2制動缸壓力異常”的信息。

②MVB通訊數據發生卡滯的誘因

下載的MPU數據中沒有BCU單元的MVB生命信號，難以迅速判明故障的具體位置是存在于BCU單元還是MVB網絡。為此進行了3項試驗以驗證MVB數據卡滯原因：一是上電即強制制動網絡板卡生命信號不變，其他數據正常發送，試驗結果是MPU可以檢測到BCU的網絡信號異常并將記錄的狀態數據清零；二是上電后網絡板在系統穩定后持續發送數據1 min，強制停止MVB上傳數據更新，結果是MPU導出數據出現卡滯狀態；三是將EBCU斷電，強制EBCU節點掛起，結果是MPU記錄的狀態數據清零。 以上試驗說明MPU對BCU的網絡數據進行了有效性判斷;也說明了 MVB數據卡滯故障有兩種可能：一是BCU內部數據出現故障，只有生命信號在更新，狀態數據卻不更新，網絡認為BCU數據有效所以不清零；二是BCU網絡板出現故障，生命信號與狀態數據都不更新，總線數據卡滯。經過以上試驗可以判定是BCU上傳MVB的數據出現了故障。

③MVB通訊數據接收邏輯(見表2)

表2 MVB通訊數據接收邏輯表示

④故障問題分析

故障車上出現了MVB數據卡滯,說明MVB的數據幀是存在的，但是由于沒有BCU生命信號的記錄，所以卡滯的原因要么是BCU的MVB生命信號保持不變，要么是BCU的MVB生命信號正常但是狀態數據保持不變。

如果是BCU的MVB生命信號保持不變，可能是BCU的MVB板卡故障，生命信號因此不變。由于BCU的MVB板卡看門狗的存在，通信會在20 s內重新啟動，效果等同于上電重啟，實際運行中上電重啟的結果是系統恢復正常，所以排除BCU的MVB板卡故障。再者，如果是BCU的MVB生命信號保持不變，DDU顯示屏會報BCU通訊故障，但是發生故障的3臺車在故障期間均未報BCU通訊故障。因此故障期間BCU的MVB生命信號應該是變化的，也就是說MVB通信是正常的。

綜上可以排除BCU的MVB生命信號異常的情況，最終鎖定原因為BCU發送的MVB狀態數據保持不變。經排查發現，部分裝車的MVB板卡遺漏了鐵電格式化處理步驟，在數據記錄過程中有地址跑飛隱患，造成CAN數據接收故障，從而導致上傳的狀態數據卡滯。

3 整改措施

(1)要求中車青島四方車輛研究所有限公司新造MVB板卡增加出廠前的格式化確認環節，并納入重點工藝及技術標準進行卡控，確保配件范圍執行無遺漏。

(2)對迎水橋機務段的8臺HXD2型機車裝有JZ-8型制動機系統MVB板卡臺機車重新通過MMI操作實現鐵電的格式化，要求結合機車整備修作業進行整改，消除故障隱患。具體格式化記錄如表3。

表3 格式化記錄表

(3)要求中車青島四方車輛研究所有限公司與中車大連電力牽引研發中心有限公司達成的共識，中車大連電力牽引研發中心有限公司將在MPU數據記錄中增加BCU生命信號。此項工作已于2018年4月更新新版MPU程序時完成。

4 結束語

HXD2型JZ-8制動機系統是中車青島四方車輛研究所有限公司研制擁有自主知識產權的新型微機控制機車制動系統，掌握的國內外先進制動技術，具備完善的微機模擬控制、網絡通訊、故障智能診斷等信息化功能，在新造HXD2型機車裝車運行中有可能出現產品設計缺陷、配件制造工藝范圍執行漏檢漏修等各項問題，我們要及時組織技術人員進行專項分析，制定措施，確保HXD2型機車運用安全。通過對JZ-8制動機系統MVB通訊異常造成牽引封鎖故障的原因分析，迎水橋機務段制定了相應整改措施，從2017年11月至今未發生一起HXD2型JZ-8制動機系統MVB數據卡滯造成機車異常牽引封鎖的故障，證實所采取整改措施有效、切實可行。