CRH2G動車組速度傳感器故障整治方案

劉建城 劉亞云

摘 ? 要：CRH2G型動車組在蘭新客專運行時，多次報出牽引變流器故障1，解析故障為速度傳感器故障（PGD）。確定原因為雨雪天氣，線路運行條件惡劣，軌道粘著降低，制動時整車發生嚴重滑行，各軸的速度與綜合速度偏差過大，進而報出速度傳感器故障。通過優化PGD故障判定邏輯，結合滑行時的轉速偏差以及抑制滑行的最大時間，修改故障報出的閾值及持續時間，規避滑行時的故障誤觸發。

關鍵詞：CRH2G動車組 ?速度傳感器故障 ?滑行

中圖分類號：U279.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）07（b）-0093-02

CRH2G動車組在每臺電機設置速度傳感器，實時檢測當前電機轉速，用于動車組粘著控制、速度控制、空轉判斷等[1]，當判定檢測到的速度信號異常時，會報出“速度傳感器異常”故障，防止因速度信號問題導致控制失調。在蘭新客專運行時，線路區間內存在長大坡道，雨雪天氣時滿功率牽引或制動時，容易發生滑行。當滑行嚴重時，容易誤報速度傳感器異常。

1 ?故障描述

2017年3月10日，CRH2G動車組在張掖西-西寧間運行時，02、03、06、07車報出牽引變流器故障1（代碼004），TCU解析故障為速度傳感器異常（PGD），司機操作RS復位后，故障消除，車輛維持運行。

查看故障記錄，09：13：37秒06車報牽引變流器故障1（代碼004），09：13：45秒01車報“列車多車滑行，請注意！”（代碼100），解析故障，發現報出牽引變流器PGD故障（代碼021）。

2 ?故障原理

PGD故障也被稱作“速度傳感器異常”，PGD故障是牽引變流器004故障的一種。該故障具體判斷條件如下：

（1）逆變器啟動15s后，車輛的綜合速度持續為0;

（2）當列車速度大于門檻值（5.7km/h以上）時，某電機速度傳感器輸出的速度值為0km/h，則判定為該速度傳感器出現斷線故障;

（3）門極起動2s后，速度傳感器輸出的A線或者B線無輸出信號;

（4）某電機速度傳感器輸出的速度值和列車綜合速度之間的偏差大于門檻值（40r/min）且持續時間大于1s，則判定該軸速度信號異常。

判定條件第（4）條是為了在特殊工況（如BCU防滑控制失效、軸抱死等）下的保護而設定的判斷條件。

報出故障后，牽引控制單元（以下簡稱TCU）立即封鎖四象限和逆變器門極，斷開K接觸器。

3 ?故障分析

CRH2G動車組在張掖西-西寧段擔當運營任務時報出故障，此時線路積雪嚴重，路況較為惡劣，軌道粘著系數降低[2]，運行過程中MON顯示屏上多次報出“列車多車滑行”，且所有的PGD故障均發生在再生制動工況，需要分析故障時刻TCU與制動控制裝置（以下簡稱BCU）再生制動請求、反饋的工作情況。

3.1 再生制動原理描述

制動工況時，TCU接收到再生制動指令且逆變器門極開啟時，置位再生制動有效信號CDR并輸出至BCU。BCU接收到再生制動有效信號CDR高電平時，將所需的再生制動力請求值發給TCU，TCU根據請求值控制牽引電機輸出再生制動力。

當BCU判定出滑行時，會調節再生制動力要求值來抑制滑性狀態，TCU按照要求值執行再生制動力的控制。當列車嚴重滑行時，BCU會輸出再生制動解耦信號給TCU，TCU接收到再生制動解耦信號后，關閉逆變器。當BCU撤銷再生制動解耦信號時，逆變器重新投入。

3.2 故障過程分析

查看故障前后車輛記錄數據，報出故障過程如下。

（1）首先因線路惡劣BCU不同程度報出滑行，BCU減小再生制動請求直至為零;

（2）滑行抑制后，BCU再次申請再生制動，輸出再生制動力時，報出PGD故障，退出再生制動;

（3）司機操作復位之后，故障消除，維持運行。

對動車組故障時刻牽引變流器記錄的波形進行分析，故障時刻的速度波形見圖1。

故障時刻某電機的速度與綜合速度出現偏差并持續一段時間，符合“速度信號異常判定：某電機速度傳感器輸出的速度值和列車綜合速度值之間的偏差大于門檻值（40r/min）且持續時間大于1s以上，則判定該軸速度信號異常”判定條件，TCU報出PGD故障。

3.3 分析結論

綜上分析，可得出如下分析結論。

（1）報出PGD速度傳感器異常故障的原因是某電機速度與綜合速度產生過大偏差;

（2）產生“速度信號異常”的主要原因是惡劣天氣導致的整車嚴重滑行;

（3）報出的PGD故障，為整車嚴重滑行導致的速度信號異常狀態的預防性保護，實際速度傳感器本身并無故障。

4 ?解決方案

4.1 方案說明

設置第（4）條判定條件的主要目的是在特殊情況（如軸抱死等）下作為制動系統相關保護的補充與備份，但BCU能夠抑制的滑行導致的速度變化不應觸發該故障[3]。

綜合考慮滑行出現的速度偏差最大值以及滑行持續時間，將第（4）條判定條件由“某電機速度傳感器輸出的速度值和列車綜合速度之間的偏差大于門檻值（40r/min）且持續時間大于1秒以上”修改為“某電機速度傳感器輸出的速度值和列車綜合速度之間的偏差大于門檻值（210r/min）且持續時間大于15s以上”。

新方案可以有效規避正常滑行帶來的故障誤觸發，同時也具備對特殊工況的保護功能。

4.2 方案驗證

使用新軟件，在地面組合試驗臺上進行了全速度范圍內的完整牽引、制動工況考核，考核過程中系統運行正常。通過插拔8路速度傳感器信號線PGA1/PGB1/PGA2/PGB2/PGA3/PGB3/PGA4/PGB4來模擬PGD故障報出的各種工況，驗證速度傳感器故障判定正常。

新軟件裝車在蘭新線運行，在惡劣環境下運行也未再發生因滑行帶來的PGD故障。

5 ?結語

CRH2G動車組報出速度傳感器異常（PGD）故障，確定原因為嚴重滑行時某電機速度傳感器輸出的速度值和列車綜合速度之間的偏差大于門檻值（40r/min）且持續時間大于1s以上。將門檻值調整為210r/min（對應車速10km/h），且持續15s解決此問題。

軟件升級后裝車驗證，在蘭新線運行時，未再發生因惡劣天氣，嚴重滑行帶來的PGD故障，方案可以有效規避正常滑行帶來的故障誤觸發，同時也具備對特殊工況的保護功能。

參考文獻

[1] 羅鐵軍，彭軍華，彭江山.HXD1C型電力機車速度信號故障分析[J].機車電傳動，2014（4）：57-60，69.

[2] 王大山.關于CRH2型動車組滑行問題的研究[J].山東工業技術，2018（5）：44.

[3] 胡洋，劉磊，劉玉鈴，等.動車組防滑故障因素分析[J].鐵道機車與動車，2016（8）：21-24，4.