深圳地铁525车高速断路器跳闸的故障分析

深圳地铁525车高速断路器跳闸的故障分析

晏小康

身份证号码：61010419830218xxxx

【摘要】本文通过对525车高速断路器跳闸的故障案例分析，从原理上分析该故障发生的根本原因，提出列车DCU软件的缺陷问题，司机操作中存在的问题，为国产列车牵引系统的整改提供参考。

【关键词】高速断路器；软件；缺陷；操作

1、案例背景

2012年01月12日8：15，00504次（525）司机在洪浪北上行线报，5254车高速断路器跳闸，VVVF严重故障，牵引逆变器显红，列车限速75km/h，重新分合高断无效。8：55分经跟车人员在长龙站操作MVB复位，方向手柄回零，重新合高断，故障消失。列车终到黄贝岭延误8分08秒，OCC组织列车折返后空车运行至百鸽笼站下行线投入服务。

2、故障调查分析

2.1、故障信息分析

525车早高峰后安排下线回库。列车回库后，查看HMI有以下故障信息：（1）0：03：455254车DCU中间电压过压；（2）0：03：455254车VVVF严重故障；（3）0：03：46列车限速75km/h，（4）0：03：495254车主断未合。

由于列车处于AMC模式，HMI时钟与ATC系统时钟同步，而ATC系统提供给列车VCM（列车控制单元）的时钟为法国时间，转换为中国时间需要加上8个小时，并经与当值司机了解，此故障发生在宝安中心—翻身上行线，推算故障发生时间点与VCM记录的故障时间吻合。

通过CSR_Driver软件下载5254车DCU模块故障数据信息，在2012年1月12日0时3分54秒，5254车DCU模块报“中间直流过压”，5254车DCU模块检测到中间电压最高瞬间达到DC1921V。

2.2、故障原因分析

由于525车新版（2.11版）DCU软件的缺陷，存在发生“中间直流电压过压”的故障隐患，导致5254车在宝安中心-翻身上行线电制动过程中DCU检测到中间电压瞬间超过2000VDC，DCU给出封锁牵引、断开高速断路器信号，5254车牵引逆变器显红。

DCU故障记录软件存在bug，其采样频率也低于实时控制的频率，因此故障记录软件只记录到1921V的最大值，没有记录到实际的尖峰值（超过2000V）。

当525车切除一节车牵引力和电制动力后，AMC模式下在多个站出现对标不准，司机采用MCS模式对标，由于司机为首次手动驾驶国产牵引系统列车，造成在同一站反复手动对标，后续又出现MCS驾驶冲标等情况，致使列车延误扩大。

3、故障原理综合分析

经分析，株机时代售后服务工程师认为525车新版（2.11版）DCU软件存在缺陷：制动停车的时候不封锁牵引逆变器脉冲，而停车的时候，DCU是不允许斩波的，所以就存在发生“中间直流电压过压”的故障隐患。DCU中间直流过压保护控制原理：传感器VH2检测支撑电容的电压，当支撑电容电压大于2000VDC，DCU中的信号处理单元（SPU）会根据接收到的信号给出中间电压过压信息，并通过数字输入输出模块（DIO）上报到VCM，同时SPU根据软件设定封锁牵引，断开对应高速断路器。

通过分析故障波形，发生故障前斩波波形一直工作正常，斩波门槛的设置是1830V开斩波（制动工况），故障发生时，记录到的支撑电容瞬时电压最高达到1921VDC，但并未达到过压保护跳高断的门槛值（2000VDC）。由此可以看出故障记录软件存在bug，此次故障发生后所记录的数据部分就不太真实。由于故障记录波形中看到的数据的采样速率相对要慢，也就有可能出现有尖峰值（超过2000VDC）的时候SPU插件响应并动作了，但故障波形中略掉了此尖峰的情况。

根据《地铁列车523#-530#故障应急处理指南》第4.2项牵引与制动系统故障中的第3.1条规定，一个高断断开的故障处理方法为：当前站尝试分合高断；继续运行至终点站检查B、C车高断控制微动开关是否跳闸；无论故障消除与否继续运营；AMC模式对标不准时使用MCS模式对标。司机与跟车人员的操作符合上述规定。

列车在一个高断断开故障下，自动限速75km/h，能够满足列车AMC模式驾驶牵引和制动需求，如果处理得当，不应造成正线延误。但由于切除了一节车的电制动力，在多个站出现AMC模式对标不准，司机采用MCS模式对标。

4、措施及建议

（一）进一步分析国产牵引系统故障原因，完善列车DCU监控软件，并尽快进行整改。

（二）完善DCU故障记录软件，用和实时控制一样的采样频率采集故障发生时的数据。

（三）鉴于国产牵引系统列车存在的一系列缺陷，并且可能存在尚未暴露的其它缺陷，建议在国产系统牵引列车完成整改并调试测试完毕且达到较稳定的技术状态后，再安排载客运营。

（四）根据国产牵引系统列车陆续发生的故障，进一步完善《地铁列车523#-530#故障应急处理指南》中相关牵引系统故障处理的建议。

（五）建议司机在驾驶过程中，同时加强国产牵引系统列车驾驶的培训。