溫州S1線車輛繼電器故障分析及改進(jìn)

趙清

溫州市鐵路與軌道交通投資集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司 浙江 溫州 325088

正文：

溫州軌道交通S1線一期工程車輛的編組由四節(jié)車輛組成，采用CRH6D市域動(dòng)車組制式。制動(dòng)系統(tǒng)采用1動(dòng)1拖為一個(gè)控制單元的微機(jī)控制直通式電空混合制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)控制采用架控方式，每輛車配有兩套電空制動(dòng)控制模塊?？諝庵苿?dòng)系統(tǒng)的控制理念基于分布式單個(gè)轉(zhuǎn)向架控制。溫州軌道交通S1線列車自18年7月熱滑以來，多次在正線調(diào)試期間中報(bào)列車無法牽引故障，需救援回場，嚴(yán)重影響了溫州軌道交通S1線的列車服務(wù)質(zhì)量。

1 故障排查

經(jīng)過現(xiàn)場排查及故障復(fù)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)故障原因?yàn)榱熊嚑恳跈?quán)電路不得電導(dǎo)致。列車牽引授權(quán)電路如圖1所示，當(dāng)司控器手柄置于牽引位時(shí)且所有轉(zhuǎn)向架常用制動(dòng)緩解（BR2）、所有門關(guān)鎖好（DIR1）、列車未施加緊急制動(dòng)（EBAPR2）、信號(hào)系統(tǒng)未施加制動(dòng)（AFSBR）。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，可判斷故障原因?yàn)榱熊嚦Ｓ弥苿?dòng)狀態(tài)繼電器（BR2）不得電導(dǎo)致。

圖1 牽引授權(quán)電路

每節(jié)車有一個(gè)制動(dòng)網(wǎng)關(guān)單元（G閥）和制動(dòng)控制單元（S閥），當(dāng)常用制動(dòng)緩解時(shí)，兩個(gè)閥的分別發(fā)出電信號(hào)使G閥制動(dòng)狀態(tài)繼電器（BSGR）和S閥制動(dòng)狀態(tài)繼電器（BSSR）得電。當(dāng)所有G閥、S閥制動(dòng)狀態(tài)繼電器得電，輔助觸點(diǎn)閉合，則激活端的常用制動(dòng)狀態(tài)繼電器（BR1、BR2）得電。但由于故障時(shí)刻,由常用制動(dòng)狀態(tài)繼電器BR2輔助觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的制動(dòng)施加指示燈常亮,可判斷常用制動(dòng)狀態(tài)繼電器是正常的,因此可將故障范圍鎖定在列車制動(dòng)狀態(tài)控制電路上。對(duì)列車制動(dòng)狀態(tài)控制電路全面排查端子排、連接器均為發(fā)現(xiàn)異常，故將故障點(diǎn)鎖定在各個(gè)閥的制動(dòng)狀態(tài)繼電器上。

2 故障分析

制動(dòng)狀態(tài)繼電器采用LEACH F470-KIV型，該型號(hào)繼電器共有三組輔助觸點(diǎn)，輔助觸點(diǎn)①用于串聯(lián)列車制動(dòng)狀態(tài)電路；輔助觸點(diǎn)②是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用來監(jiān)測的觸點(diǎn)；輔助觸點(diǎn)③是用來驅(qū)動(dòng)車側(cè)制動(dòng)狀態(tài)指示燈。

拆解部分車制動(dòng)狀態(tài)繼電器發(fā)現(xiàn)個(gè)別制動(dòng)狀態(tài)繼電器的輔助觸點(diǎn)③有燒灼。輔助觸點(diǎn)③只用于驅(qū)動(dòng)車側(cè)制動(dòng)狀態(tài)指示燈與列車制動(dòng)狀態(tài)電路無關(guān)，為確定故障點(diǎn)，特將所有列車的車側(cè)制動(dòng)狀態(tài)指示燈負(fù)載切除，正線跟蹤一個(gè)月，故障未再出現(xiàn)。現(xiàn)車跟蹤測試，發(fā)現(xiàn)指示燈瞬間啟動(dòng)電流在100微秒內(nèi)出現(xiàn)最高20.3A的峰值電流，遠(yuǎn)大于繼電器開關(guān)電流最大允許值，存在電氣參數(shù)匹配缺陷，導(dǎo)致部件工作失效。

車側(cè)指示燈電路采用隔離開關(guān)電路設(shè)計(jì)，隔離開關(guān)電路的輸入部分須加入濾波電容，其啟動(dòng)瞬間輸入濾波電容呈現(xiàn)短路狀態(tài)，導(dǎo)致啟動(dòng)電流過大。原設(shè)計(jì)車側(cè)指示燈電路瞬間啟動(dòng)峰值電流已遠(yuǎn)超過繼電器觸點(diǎn)開關(guān)承受的電流，且車側(cè)指示燈在列車實(shí)際運(yùn)行中使用頻繁，很容易導(dǎo)致觸點(diǎn)開關(guān)損壞。通過增加限流電阻降低車側(cè)指示燈電路瞬間啟動(dòng)峰值電流，使得所有列車車側(cè)指示燈電路瞬間啟動(dòng)峰值電流滿足繼電器工作手冊(cè)要求，所有列車整改后正線跟蹤三個(gè)月均未報(bào)列車無法牽引故障。

3 改進(jìn)措施

3.1 繼電器選型

傳統(tǒng)地鐵列車?yán)^電器采用外接式安裝，這種安裝方式排查故障方便、快捷，更換容易等特點(diǎn)。但由于繼電器在控制電路中有著無法替代的作用，且繼電器通常怕熱、怕振動(dòng)沖擊、怕塵埃、水汽等。因此溫州市域動(dòng)車組采用密封性能的更好的安川繼電器，小部分采用LEACH繼電器，并采用繼電器箱的方式，進(jìn)一步保證了繼電器的工作環(huán)境。[1]

根據(jù)繼電器所在電路的電壓、電流及負(fù)載特性，針對(duì)電路特性選擇合適的繼電器型號(hào)。

3.2 控制電路優(yōu)化

第一、通過上述故障分析可知觸點(diǎn)燒灼是因?yàn)榇嬖陔姎鈪?shù)匹配缺陷，增加限流電阻后故障得到解決。第二、通過圖1可知，正線一旦發(fā)生此故障，列車只能救援。因此通過調(diào)研其他城市軌道交通項(xiàng)目，要求主機(jī)廠在司機(jī)室電氣柜增設(shè)常用制動(dòng)旁路旋鈕，一旦發(fā)生同樣的故障，司機(jī)可通過操作旋鈕限速運(yùn)行退出服務(wù)，避免救援發(fā)生。

3.3 繼電器分級(jí)及更換策略

溫州S1線全車共計(jì)220個(gè)繼電器，其中LEACH繼電器有2種型號(hào)，安川繼電器共有4種型號(hào)。根據(jù)其他地鐵等運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，按列車控制電路重要性、繼電器動(dòng)作頻次及故障率、故障影響等將繼電器進(jìn)行分級(jí)，像本例故障中的制動(dòng)狀態(tài)繼電器，一旦發(fā)生故障則列車只能救援，應(yīng)列為特別敏感繼電器；像門關(guān)鎖好繼電器發(fā)生故障，會(huì)造成清客、晚點(diǎn)等影響，應(yīng)列為敏感繼電器；如果繼電器故障但不會(huì)對(duì)列車運(yùn)營造成影響的應(yīng)列為普通繼電器。結(jié)合列車各級(jí)修程對(duì)按照繼電器的敏感性繼電器進(jìn)行定期更換。[2]

3.4 邏輯控制單元LCU

定期更換繼電器，可以提高繼電器的可靠性但依然無法避免繼電器故障，且定期更換繼電器將推高列車的運(yùn)營成本。通過LCU替換列車普通繼電器、敏感繼電器，若遇到特別重要的點(diǎn)或者特別敏感繼電器，如牽引授權(quán)電路、緊急制動(dòng)環(huán)路等，可以讓LCU在自身具備冗余功能前提下再與繼電器冗余，保證列車的可靠性的同時(shí)降低運(yùn)營成本。

結(jié)語

溫州軌道交通S1線無法牽引故障原因是繼電器的控制電路與繼電器本身電氣參數(shù)存在不匹配，通過優(yōu)化控制電路重新匹配繼電器電氣參數(shù)并優(yōu)化了牽引授權(quán)電路降低了故障影響，提高列車可靠性。同時(shí)介紹了相關(guān)改進(jìn)措施，設(shè)法降低繼電器故障率，提高列車正線服務(wù)質(zhì)量。