四方平臺CR400AF型動車組遠程監控常見故障分析與處理

滕明濤　王水源　李思言　李飛　李娟

摘? 要：隨著我國高鐵技術的快速發展，越來越多的復興號動車組列車投入運營。為確保動車組列車安全可靠運行，鐵路部門建立了故障預測與健康管理系統，通過數據傳輸功能實時監控動車組列車關鍵部件的狀態。本文介紹了目前常用的動車組遠程監控系統，以四方平臺CR400AF型復興號動車組為例，針對遠程監控中常見的在線直流絕緣監測及空調故障，分析故障的具體原因，并結合故障原因說明現場處理措施。

關鍵詞：四方平臺 ?高速動車組 ?遠程監控 ?故障處理

1? 動車組故障預測與健康管理系統簡介

目前，復興號動車組的運行速度高達350 km/h，對列車的安全運行提出了更高的要求。因此，在確保動車組安全穩定運行下，完善動車組檢修運用體系是動車組運營和制造單位十分關注的課題^[1]。近年來，隨著計算機通信技術、大數據分析技術、信息處理技術以及傳感技術等眾多領域技術的快速發展，鐵路有關部門建立了動車組故障預測與健康管理系統（Prognositic and Health Manage-ment，簡稱PHM）^[2]。動車組PHM系統匯集五大類數據，包括動車組新造、運用檢修、檢測、監測和環境。利用大數據處理技術和PHM模型，實現動車組海量數據的智能化處理和分析，實現對動車組運行狀態實時監測、重點故障預警預測、健康評估、決策支持以及運維管等功能，為動車組故障處理、狀態維修以及修程修制優化提供輔助決策支持^[3]。

2? 四方平臺CR400AF型動車組網絡控制系統簡介

CR400AF型動車組網絡控制系統（簡稱TCMS）通過貫穿列車的總線實現信息傳輸，集中管理車輛運行和車載設備動作的相關信息。TCMS具有五大功能：信息傳輸、邏輯控制、屏幕顯示、故障診斷和用戶支持^[4]。

標準動車組由 8 輛編組組成，同時具備兩列重聯編組的能力，整列動車組分為兩個單元，每 4 節車廂為一個單元。動車組的通信網絡劃分為兩級：車輛級和列車級，車輛級采用 MVB總線，列車級采用 WTB 總線^[5]。列車級還采用以太網環網貫穿全車，以太網主要承擔維護、檢修以及信息化功能。智能設備（包括中央控制單元、牽引制動單元、輔助控制單元和車載無線傳輸等）均采用以太網連接到交換機上。車載無線傳輸設備（WTD）采集和處理動車組運行期間的故障信息通過無線網絡技術實時發送至地面服務器數據庫，使地面服務器能夠接收到動車組各設備的運行信息，并將其發送給鐵路運用維修部門，以便對動車組進行有效的監控和管理，及時處理動車組故障^[6]。

3? 四方平臺CR400AF型動車組遠程監控常見故障分析及處置

以某動車所配屬的CR400AF型動車組為樣本，對動車組運用過程中遠程監控重點故障進行分析。2020年1月至2020年10月，該動車所共計發生在線直流絕緣監測故障4件、空調故障故障8件。

3.1? CR400AF型動車組在線直流絕緣監測故障遠程監控及處置

3.1.1在線直流監測裝置簡介

CR400AF動車組在線直流監測裝置裝配于5車組合配電柜中，通過監測102A線對地絕緣值與100C線對地絕緣值來判斷貫穿整車102線、103線、115線及110V-線的對地絕緣狀況，其中102線、103線、115線通過充電機中Batk1、Btak2接觸器的斷合來實現線與線之間的導通。102線主要負載為輔助空壓機、配電柜照明等，103線主要負載為軸溫/失穩主機、無線傳輸裝置、視頻監控、車體平穩性、空調控制器、煙火報警、自動過分相裝置等，105線主要負載為無線上網系統、開水爐控制、客室照明及裝飾燈、逆變電源、主空壓機控制等。

當在線直流監測裝置檢測到正線（102、103、115線）對地絕緣值小于20±5KΩ時，正線較差指示燈亮黃。當正線對地絕緣值小于2±1KΩ時，正線報警燈亮紅。當在線直流絕緣監測裝置檢測到負線（110V-）對地絕緣值小于20±5KΩ時，負線較差燈亮黃。當負線對地絕緣值小于2±1KΩ時，負線報警燈亮紅。工作原理如圖2所示。

3.1.2在線直流監測裝置故障遠程監控及處置

故障現象：在線直流監測裝置指示燈亮黃燈或者紅燈，遠程監控PHM系統報在線直流絕緣監測故障。舉例：2020年9月17日，某CR400AF動車組5車在線直流絕緣監測裝置正線報警（紅）燈亮。

故障原因：當動車組出現102線、103線、115線及110V-線對地絕緣不良時，遠程監控PHM系統報出：“在線直流絕緣監測報警”。

處理方法：動車組分別在斷電和供電情況下，對每一節車廂的相關負載空開進行一一斷開，直到在線直流絕緣監測報警燈熄滅，確認該負載接線存在絕緣不良，進行絕緣或者更換處理。

3.2? CR400AF型動車組空調故障遠程監控及處置

3.2.1空調通風系統簡介

CR400AF動車組客室空調通風系統主要由空調機組、廢排裝置、壓力保護系統以及風道系統等部分組成^[7]。客室空調機組具有制冷、制熱、提供新風及送/回風等功能;廢排裝置的作用是向車外排出廢氣;壓力保護系統能夠實現車內壓力波動平緩，達到壓力保護的目的;風道能實現車內各區域送風、回風。

3.2.2 空調通風系統常見故障遠程監控及處置

3.2.2.1 客室溫度傳感器故障

故障現象：客室空調本控屏顯示該車溫度異常，遠程監控故障車廂客室溫度遠高于其他車廂。舉例：2020年2月15日，某CR400AF動車組運行途中15車空調本控屏顯示客室溫度傳感器3為51.4℃，溫度傳感器1/2/4溫度分別16.9℃、16.9℃和17.6℃，客室目標為22℃，車廂溫度31℃，客室溫度傳感器3顯示異常。

故障原因：傳感器線路故障或傳感器自身故障。

處理方法：更換空調溫度傳感器

3.2.2.2 客室電加熱故障

故障現象：客室無法加熱，遠程監控PHM系統報客室無法加熱、空調主斷路器斷開。舉例：2020年2月1日，某CR400AF動車組5車空調本控屏報空調主斷路器CB2斷開，客室無法加熱。

故障原因：空調機組電加熱內部短路或空調主斷路器故障。

處理方法：更換空調機組電加熱或斷路器。

3.2.2.3 空調新風溫度傳感器故障

故障現象：新風溫度傳感器檢測溫度異常，遠程監控PHM系統檢索發現空調新風溫度傳感器故障。舉例：2020年6月3日，遠程檢索發現某CR400AF動車組02車報空調新風溫度傳感器故障，查看空調本控屏新風溫度為58.1℃，明顯高于室溫。

故障原因：溫度傳感器內部感溫回路出現異常，溫度傳感器短路、斷路，溫度傳感器內部進入潮氣導致電阻值偏小。

處理方法：測量空調新風溫度傳感器阻值，發現異常更換處理。

4? 結論

本文對動車組PHM網絡監控系統進行簡單介紹，針對CR400AF型動車組實際應用過程中發生的在線直流絕緣監測故障及空調故障的處置方法進行總結，為后續故障有效處置提供了參考。

參考文獻

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[2]李志強，吳新春，彭麗，張慧云，賈美薇.鐵路貨車實施PHM系統的必要性及總體架構研究[J].成都工業學院學報，2021，24（02）：26-32.

[3]楊晨.動車組多源故障管理平臺設計[J].鐵路計算機應用，2021，30（04）：36-39.

[4]李建新.以太網在CR400AF型動車組檢修方面的應用[J].山東工業技術，2018（04）：73.

[5]宋濤.動車組網絡結構淺談[J].中國戰略新興產業，2017（44）：81.

[6]孫梅玉，于慶斌.動車組網絡控制系統及技術分析[J].計算機測量與控制，2017，25（10）：105-107

[7]劉渠海，張玉剛.復興號動車組空調系統設計優化及應用[J].山東工業技術，2018（21）：52.