CRH5G 型動車組自動過分相故障機理分析與研究

毛魏龍

（蘭州局集團公司蘭州車輛段，甘肅 蘭州 730000）

關鍵字：CRH5G 型動車組；過分相；故障分析

1 過分相概述

目前我國電氣化區段鐵路接觸網采用單相工頻25KV 交流供電制式。為平衡國家電網三相供電負荷，提高電網的電能利用效率，接觸網在各獨立供電區域之間建立分相區，實現換相功能。動車組因運行速度高，普遍采用自動過分相技術保證動車組安全通過分相區。自動過分相故障引發動車組帶電闖分相或出分相后主斷不自動閉合，將導致動車組運行晚點甚至燒斷接觸網，嚴重干擾鐵路干線正常運行秩序。

通過對現場多起CRH5G 型動車組自動過分相故障典型案例進行梳理，結合深入分析電氣原理圖及邏輯圖，形成一套體系完整的CRH5G 型動車組自動過分相故障查找處理辦法，確保在一級修較短時間內快速準確查明故障原因[1]。

2 磁感應過分相工作原理

CRH5G 型動車組目前使用磁感應式過分相，其工作原理如圖1 所示。

圖1 磁感應過分相工作原理

動車組在向右運行過程中，通過線路上預置在分相區前后的地感器。分相區前放置2 個地感器G1和G2，分相區后同樣放置2 個地感器G3 和G4。受電弓車上的四個車載感應器（T1～T4）來接收線路上的地感器磁信號。其中T2 和T4 來感應G1 和G3，T1 和T3 來感應G2 和G4,車載感應器前后相互冗余備份。CRH5G 型動車組03 和06 車各安裝1 臺GFX-3A 型過分相主機，用于處理T1～T4 接收到的信號，并向TCMS（列車網絡系統）給出四路信號。

當動車組從左到右進入分相時，T2 傳感器首先接收到G1 的磁感應信號，此時過分相主機發出進分相區預警信號，TCMS 接收該信號并執行以下指令：

（1）要求牽引控制單元TCU 切斷牽引系統負載。

（2）速度大于75km/h，全列TCU 控制牽引變流器實施微小電制動，實現過分相時中壓負載不斷電。

（3）TCMS 發出斷開主斷網絡信號。

如果T2 傳感器未接收到G1 信號而T4 傳感器接收到G1 信號，TCMS 系統仍執行以上指令斷開主斷，如T2、T4 均未接收到G1 信號，當車組運行至G2 處時，T1 接收到磁信號，此時過分相主機發出強制斷開主斷信號，主斷被強制斷開。如果T1 未接收到G1 信號而T3 接收到G1 信號，車組仍執行強斷指令。當自動過分相裝置故障（包括傳感器T1～T4）時，發送一個故障信號給TCMS 系統，提示司機手動過分相。

3 自動過分相電氣原理及控制邏輯分析

3.1 電氣原理分析

CRH5G 型動車組采用GFX-3A 型自動過分相主機，接收TCMS 系統反饋的車組方向信息，采集本車T1～T4 共計4 個車載感應器信號，向車組TCMS 系統發送預斷、強斷及恢復主斷信號，原理如圖2 所示。

圖2 自動過分相主機

受電弓升起車廂27K04 接觸器閉合，為本車自動過分相主機接受磁鋼過分相信號提供前提條件，因此，非升弓車廂過分相主機僅僅處于待機狀態，不參與過分相控制，原理如圖3 所示。

圖3 自動過分相主機信號輸出

過分相時升弓車接收到地面預斷信號時26K06 動作，網絡控制主斷斷開。26K06 延時3s斷開，通過26K15 導通26K19 并自鎖，實現分相區中壓管理，速度大于75km/h 時通過硬線控制牽引變流器投入微小電制動，保證中壓負載不斷電。當接收到地面強斷信號時26K07 動作，26K16得電并自鎖，斷開主斷三級硬線環路，確保主斷徹底斷開，安全過分相，進出分相接觸器動作原理如圖4 所示。

圖4 自動過分相接觸器動作原理

當接收到出分相信號后26K06 再次動作，MPU控制RIOM 輸出高電平信號使26K20 動作解除26K19 自鎖，從而中壓管理清零，變流器撤除微小電制，同時MPU 控制RIOM 輸出高電平信號使26K18動作解除26K16 自鎖，恢復主斷三級硬線環路，主斷閉合，至此實現自動過分相功能。26K18 及26K20動作控制如圖5 所示。

圖5 26K18 及26K20 動作控制

3.2 控制邏輯分析

RIOM 首次采集到26K06 預斷信號enterneu置1，采集到26K07 強斷信號且CLT 檢測處于有電區時enterneuforce 置1，enterneu=1 或enterneuforce=1 時MPU 置位trane=1，車組進入分相區，斷開主斷。

RIOM 采集到26K06 第二次動作，exitneu 置1，MPU 置位trane=2，車組退出分相區，RIOM 輸出tzrecoverydjdo 高電平信號驅動26K18 得電動作，恢復主斷，完成自動過分相。

司機手動操作合主斷按鈕或進行空載測試時，exitman 置1。當enterneu=0 或exitman=1 時，MPU 置位trane=0，車組處于有電區。確保出分相主斷不自動閉合時司機可手動操作通過26K18 和26K20 再次動作，解除中壓保持并確保主斷閉合，邏輯控制如圖6 所示。

圖6 自動過分相邏輯控制

4 自動過分相常見故障分析

CRH5G 型動車組自動過分相故障總體分兩大類：一是分相前主斷不自動斷開，二是過分相后主斷不自動閉合。發生自動過分相故障，入庫后優先使用磁鐵對過分相磁感應裝置及主機進行模擬過分相試驗，優先排除磁感應裝置及主機的故障[2]。

排除主機和磁感應裝置故障后，可下載MPULT 數據確定故障詳細時間（精確到秒）及相關故障報文，下載DDU 過程數據進行解析，分析故障時間點相應RIOM 變量，結合電氣原理圖對自動過分相控制部件逐一排查，鎖定故障點。

4.1 主斷不自動斷開故障

分析以上原理圖及邏輯圖，總結過分相自動斷主斷的條件有：

（1）數字輸入信號tzfordjopendi36=1 或tzfordjo pendi37=1 產生預斷信號；

（2）數字輸入信號tzcomopendjdi36=1 或tzcomopendjdi37=1 且CLT 檢測在有電區，產生強斷信號。

只要上述條件中，預斷或者強斷有一個輸出高電平1，即可自動斷開主斷，實現自動過分相。

當出現自動過分相主斷不自動斷開時，可通過以下進行查找：

（1）受電弓升起情況下，檢查受電弓升起車QEL柜內27K04（受電弓條件接觸器）是否吸合，該接觸器吸合是26K06 動作進而產生預斷或強斷信號的前提條件。

（2）換向手柄置非0 位，檢查受電弓升起車QEL柜內方向接觸器26K12 或26K13 是否有一個吸合，若吸合表明正常。若未吸合，更換相應方向接觸器。

（3）行車過程中可觀察速度大于75km/h 時，如過分相時主斷可自動斷開但中壓不保持，則判斷此次過分相時預斷信號未發出，由強斷信號斷主斷，導致車組未進入中壓保持模式，更換26K06。

（4）若以上檢查均正常，則考慮過分相主機偶發性故障，可預防性更換過分相主機并持續追蹤車組過分相狀態。

4.2 主斷不自動閉合故障

（1）若26K06 分相區動作，其變量tzfordjopendi由0 變1 變化兩次，說明26K06 正常，若26K16 自鎖良好，則過分相中壓管理正常，主斷不閉合可檢查26K18 狀態。

（2）若26K06 僅動作一次或未動作，其變量tzfordjopendi 由0 變1 一次或一直等于0，則出現過分相時中壓不保持或主斷不自動閉合，更換26K06即可。

（3）若26K18 不得電或常閉觸點卡滯會導致主斷手動也無法不閉合，途中需換弓維持運行，入庫更換。可進一步分析DDU 數據，若tzrecoverydjdo36=1 或tzrecoverydjdo37=1 說明26K18上口有電，可監控tzcomopendjdi由0變1后是否重新歸0，若一直為1 說明為26K18 自身問題；可進一步間接監控控制變量tzintgfx3adi 由1 變0 重新變1，若為0 在排除26K18 基礎上可判斷為26K16 自身卡滯問題。

若以上檢查均正常，則考慮過分相主機偶發性故障，可預防性更換過分相主機并持續追蹤車組過分相狀態。

對于過分相主斷不自動斷開或閉合故障，其原因也有地面設備故障的可能?？梢詫收闲畔⑦M行梳理，若特定區段特定分相經常出現該故障，可聯系電務部門檢查地面設備。

5 應用效果

CRH5G 型動車組配屬我段以來，多次發生自動過分相故障問題，現場處理故障時主要將目光集中在自動過分相主機方面，未能結合車載數據深層次分析故障發生原因。要逐步實現動車組自主檢修，必須主動上手，分析原理，徹底解決現場生產中存在的一些技術方面難題。

該故障解析辦法貼合CRH5G 型動車組運用檢修現場實際，通過收集總結各類典型故障案例，利用動車組完善的車載數據功能，充分發揮數據優勢，通過原理分析結合車載數據再現動車組故障，精準定位故障點，大幅提升CRH5G 型動車組自動過分相故障查找效率，提升動車組運用品質。