蘇州3號線電客車制動速度傳感器信號受干擾原因分析及處理措施

蘇先文

摘要：蘇州3號線電客車0304車在正線運營期間，發(fā)生多次MP1車一位端常用制動顯黃后恢復(fù)的故障，查看TCMS系統(tǒng)DDU屏故障記錄報“2車轉(zhuǎn)向架1制動閥小故障”，“2車轉(zhuǎn)向架1速度傳感器故障”，查看制動軟件報“速度傳感器1干擾故障”。針對此故障分別從受干擾部件、干擾源及干擾路徑三個方面對該車進(jìn)行動態(tài)測試，找出干擾產(chǎn)生的原因并提出處理措施。

關(guān)鍵詞：速度傳感器;信號干擾;接地;牽引逆變器

1 概述

蘇州3號線電客車制動系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用的是德國克諾爾研發(fā)生產(chǎn)的EP2002制動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)為的核心部件為EP2002閥，負(fù)責(zé)空氣制動系統(tǒng)的控制、監(jiān)控及車輛控制系統(tǒng)的通信。EP2002制動控制系統(tǒng)采用架控式即一個EP2002閥控制1個轉(zhuǎn)向架，當(dāng)一個EP2002閥故障時，只有1個轉(zhuǎn)向架的制動失效，會減少對車輛產(chǎn)生的影響。3號線電客車EP2002閥控制系統(tǒng)主要有網(wǎng)關(guān)閥、智能閥、輔助氣路控制面板及其他輔助部件組成。

制動系統(tǒng)速度傳感器是制動控制系統(tǒng)的重要組成部件。3號線電客車每根車軸一側(cè)軸箱內(nèi)安裝有一根速度傳感器。每個車軸的速度傳感器通過連接電纜將速度脈沖信號傳輸?shù)皆撧D(zhuǎn)向架的EP2002閥中，EP閥對該信號進(jìn)行處理并根據(jù)制動控制邏輯進(jìn)行相應(yīng)的列車制動控制。

本文主要闡述單個轉(zhuǎn)向架制動速度傳感器收到干擾的的情況進(jìn)行分析，尋找干擾源及干擾路徑并提出消除干擾的措施，同時探討單個轉(zhuǎn)向架速度傳感器受干擾對制動控制系統(tǒng)產(chǎn)生的影響。

2 制動速度傳感器工作原理

脈沖發(fā)送器FS01A是用于無接觸測量永磁性齒輪（凸極轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)數(shù)的傳感器，并以此測量軌道車輛中軸的轉(zhuǎn)數(shù)（車輛速度）。該制動速度傳感器為霍爾傳感器，霍爾傳感器其原理是檢測霍爾元件的電磁場強度，在齒輪不同位置，通過霍爾元件的磁場強度不同，觸發(fā)產(chǎn)生方波信號。EP閥直接采集制動速度傳感器信息，當(dāng)EP閥采集方波異常將報出故障信息上傳TCMS。

2.1傳感器技術(shù)特征

傳感器FS01A特征：

（1）通過永磁性凸極轉(zhuǎn)子和差動霍耳傳感器無接觸地測量輪對轉(zhuǎn)數(shù);（2）通過法蘭固定在軸的軸承箱上，方便、穩(wěn)定;（3）電子裝置抗極性反接、抗短路。

2.2傳感器結(jié)構(gòu)

FS01A傳感器主要由一個磁性預(yù)加電壓磁阻元件和一個接在后面的電子放大器（密封地安裝在一個鋁制外殼內(nèi)）組成。特制電纜可很好地避免機械損傷，且敷設(shè)簡便、安全。

2.3傳感器工作方式

在已安裝狀態(tài)下，F(xiàn)S01A傳感器掃描一個旋轉(zhuǎn)的永磁性凸極轉(zhuǎn)子，該凸極轉(zhuǎn)子的齒形和齒槽具有預(yù)定的幾何形狀。磁流改變時，差動霍耳傳感器中的電壓會改變。傳感器集成電路將磁場的變化轉(zhuǎn)換為電信號。傳感器集成電路的輸出端將電源接通或關(guān)斷。（1）電源“接通”表示高平;（2）電源“關(guān)斷”表示低平;由單位時間中的脈沖數(shù)可獲得軸的轉(zhuǎn)數(shù)（車輛速度）。在靜止?fàn)顟B(tài)下輸出端為“高平”或“低平”。

3速度傳感器受干擾情況描述

蘇州地鐵3號線0304車，在運營中多次發(fā)生MP1車第一個常用制動顯黃故障。回庫查看故障消失，查看制動系統(tǒng)故障報：速度傳感器1干擾故障，查看速度傳感器連接器無明顯縮針，測量速傳對地阻值無異常，檢查EP閥采集速度信號的針子的屏蔽層的通斷無異常;后將故障位置速度傳感器與其它列車同位置傳感器對換，上試車線測試故障復(fù)現(xiàn)。考慮到該處EP閥采集速度傳感器信號，更換該速度傳感器連接EP閥，上試車線測試故障依舊發(fā)生。從線纜受干擾方面考慮將該速度傳感器到EP閥的連接線進(jìn)行重新布線，故障仍然發(fā)生，排除速度傳感器連接線纜干擾。

在試車線嘗試切除MP1車牽引逆變器后測試，多次測試故障未再復(fù)現(xiàn)，采集MP1車一位端轉(zhuǎn)向架速度傳感器信號未發(fā)現(xiàn)異常，證明在切除MP1車牽引逆變器后該速度傳感器信號未受到干擾。

4制動速度傳感器試驗數(shù)據(jù)及分析

針對0304車MP1速度傳感器受干擾情況在試車線測試采集速度傳感器數(shù)據(jù)。采集MP1車轉(zhuǎn)向架1、軸1速度傳感器信號數(shù)據(jù)如下：

（1）緊急制動軸速（15km/h）

當(dāng)列車15km/h初速度施加緊急制動時，停車后2～3s軸速無突變，軸1速度傳感器無干擾信號，如圖1所示;

（2）常用制動軸速（15km/）

當(dāng)列車15km/h初速度施加常用制動時，停車后2～3s后，軸1速度傳感器有干擾信號發(fā)生，如圖2所示;

（3）快速制動軸速（15km/）

當(dāng)列車15km/h初速度施加快速制動時，停車后2～3s后，軸1速度傳感器有干擾信號發(fā)生，如圖3所示;

（4）切除MP1車牽引逆變器（15km/h）快速制動

當(dāng)列車切除MP1車牽引逆變器后以15km/h初速度施加快速制動時，停車后2～3s后，軸1速度傳感器無干擾信號發(fā)生，如圖4所示;

（5）1軸/2軸速傳軸端均接地下克諾爾速傳信號，以15km/h初速度快速制動

通過上述分析，轉(zhuǎn)向架1軸1速度傳感器干擾信號發(fā)生在電制動工況下：在初速15km/h的緊急制動工況下，該速傳信號未受到干擾，但在常用制動與快速制動工況下，該速度傳感器信號都受到了干擾，在切除牽引電制動后，該干擾信號也未發(fā)生。通過以上數(shù)據(jù)分析對比，推測為牽引逆變器或電機存在接地不良情況。

（6）測量牽引電機動力線纜屏蔽層接地情況

斷開MP1車連接至牽引逆變器的電纜，測量MP1車轉(zhuǎn)向架1電機電纜屏蔽層對地阻值，測量結(jié)果該阻值為4.2KΩ，同樣方法測量M1車轉(zhuǎn)向架1電機電纜屏蔽層對地阻值，測量結(jié)果該阻值為0.1Ω，從測量結(jié)果可知MP1車電機電纜屏蔽層對地阻值存在異常。

檢查發(fā)現(xiàn)U相電機線纜屏蔽層壓接不符合工藝要求，重新安裝格蘭頭后測量阻值約為0.1Ω，在正常范圍。

在試車線進(jìn)行15km/h常用制動、快速制動動態(tài)測試，干擾信號消失，因此，確定此速傳干擾信號是由于電機屏蔽層制作不符合工藝要求導(dǎo)致，測試結(jié)果如圖5、圖6所示。

5 結(jié)語

通過對15km/h初速度下，緊急制動、常用制動、快速制動以及切除MP1車電制動快速制動等工況下軸1速度傳感器信號數(shù)據(jù)的采集與分析，我們發(fā)現(xiàn)，在緊急制動工況下軸1無干擾信號、常用制動和快速制動工況下軸1都存在干擾信號、切除MP1車電制動后軸1也無干擾信號。通過以上分析發(fā)現(xiàn)在15km/h初速度的工況，只要有電制動參與都會有速度傳感器干擾信號發(fā)生。

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[2]張國芹 高國強.車體過電壓對動車組軸端速度傳感器的影響機理 [J].城市軌道交通研究，2019（2）.

（作者單位：蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司運營一分公司）