動車組總風故障模式與診斷分析

張普亮 汪 楓 姚 翔

南京中車浦鎮海泰制動設備有限公司 江蘇 南京 211800

1 動車組總風介紹

動車組壓縮空氣(簡稱總風)通過貫穿列車各車管路到達用氣設備,為制動控制系統、空氣懸掛系統、門控制等設備動作提供氣壓動力。總風系統由空氣供給系統、儲氣風缸及總風管路組成,圖1為CRH2型動車組總風系統示意圖,采用活塞式空壓機,安裝于3、5、7車,每節車配備250L總風缸。

圖1 CRH2動車組總風系統示意圖

2 總風系統工作原理

制動控制單元負責全列空壓機啟動和停機控制,通過氣壓傳感器采集各車總風壓力,當總風壓力低于啟動閾值時,控制全列空壓機啟動打風,當總風壓力到達關閉閾值時控制全列空壓機停機。

圖2 動車組總風控制

以CRH2 A動車組總風工作曲線為例,當總風＜780k Pa時,空壓機同步啟動打風,當總風≥880k Pa時,空壓機停機,使列車總風壓力維持在780～880k Pa,保證各用風設備正常工作。總風工作分為啟動(A)、上升(AB)、停止(B)、消耗(BC)四個過程。

圖3 CRH2型動車組總風工作曲線

3 總風故障模式分析FTA

根據總風同步控制原理,建立總風工作四個過程的失效模式分析(FTA),如圖所示。

總風不啟動,雙編組列車總風＜780k Pa(A點)3、5、7車空壓機啟動打風總風上升(AB線),因后編組VCB未閉合空壓機無三相供電,11、13、15車空壓機不啟動致11、13、15車總風上升緩慢(AC線)。

圖4 總風故障失效模式FTA 分析

圖5 總風不啟動分析

總風上升不同步,當總風＜780k Pa時,3、5、7車空壓機同步啟動總風上升,因7車空壓機故障打風效率降低,7車總風上升始終較3、5車偏低。

圖6 總風上升不同步分析

總風下降不同步,總風上升至880k Pa時空壓機同時停止,因3車總風管路泄漏導致3車總風迅速下降＜780k Pa三臺空壓機再次啟動,造成3臺空壓機頻繁啟動。

雙編組列車,兩列車總風旋塞未打開致兩列車總風不貫通,空壓機同步打風時,前編組(3/5/7車)總風較后編組(11/13/15車)低,當11/13/15車總風＞880k Pa時3/5/7車總風＜880k Pa,全列空壓機繼續工作直至總風都上升至880k Pa以上,此時11/13/15車總風超過920k Pa(A點)。

圖7 總風下降不同步分析

4 總風故障診斷分析

4.1 閾值診斷法 總風不啟動,BCU 控制總風同步啟動后,一定時間內車輛總風上升小于設定值(設定值需計算);

總風上升和總風下降不同步,設置各車總風對比閥值檢測,當最低車總風較最高車總風差值大于20k Pa時觸發報警;

總風不停止,設置各車總風停止閥值,當車輛總風到達閥值以上仍不停機時觸發報警;

4.2 圖形診斷法 根據正常總風工作曲線圖,在動車組司機監控屏設置總風工作曲線實時動態監控,對比四個過程的故障模式曲線,提示司機及時發現異常總風并進行應急處置,降低行車影響。

圖8 總風不停止分析

5 結語

通過動車組總風原理和工作曲線研究分析,建立總風故障模式FTA,歸納總風故障模式與總風工作曲線的對應關系,為動車組故障診斷和司機行車監控提供判斷依據,達到快速準確定位位總風故障的目的。