CR400BF型动车组紧急电磁阀原理及故障诊断

CR400BF型动车组紧急电磁阀原理及故障诊断

刘明月

中国铁路上海局集团有限公司南京动车段  210000

摘要：在探索CR400BF型动车组紧急电磁阀故障的过程中，相关人员需明确飞紧急电磁阀的工作原理，利用该项原理来探索其内部可能产生的故障，借助对相关原因的合理分析，制定出更具针对性的措施来解决该类故障，提升动车组的整体的运行效果。本文首先分析了动车组紧急电磁阀故障诊断的重要性，然后解决具体案例详细阐述了CR400BF型动车组紧急电磁阀原理及故障诊断措施。

关键词：动车组；紧急电磁阀；故障；诊断

一、动车组紧急电磁阀故障诊断的重要性

动车组紧急电磁阀负责车辆紧急制动及控制，是动车组系统运营安全可靠的重要保障。而紧急电磁阀作为车辆控制及紧急制动的重要部件，是关乎整个动车组列车安全、可靠运行的保证。目前，针对紧急电磁阀故障检测，国内动车工程师的手段较为单一，且一般在触发紧急制动或者电磁阀故障后才进行故障检测与排查，从而导致列车运行可靠性差、效率低等问题。基于此，研究制动系统原理及紧急电磁阀故障快速诊断与处理，以应对快速发展的动车建设规模及迅速增加的列车数量，保障运营安全可靠。

二、CR400BF型动车组紧急电磁阀原理及故障诊断

    （一）故障基本情况

2017年6月20日，标准动车组5001车在运行过程中发生第6车紧急制动UB误施加故障，经隔离故障车辆制动后行车。

1、在试验室，首先用万用表对故障件线圈进行了复测，确认线圈内部电阻低于3欧姆，线圈短路。

2、换装线圈通电测试，气动部分切换正常。

3、使用匝间测试仪测试线圈的短路情况。经测试短路线圈几乎无反馈曲线，内部完全损坏。

4、在将短路线圈从阀体上拆除过程中，发现线圈本体拆除较困难，显示线圈经历过持续的较高温度导致线圈绕线杆变形。

5、使用线圈匝数仪测试短路线圈，有效匝数仅为19匝，远低于正常产品12000±100匝的要求。

基于以上，推测故障线圈的线匝是在某一点开始出现微观放电拉弧，同时烧损面积逐步扩大导致整个线圈短路失效，使紧急电磁阀表现出无法励磁排风的故障模式，最终导致施加紧急制动。

（二）紧急电磁阀故障原理分析

漆包线表面漆膜在微观上不可避免的会有裸露的针孔，但是如果一定长度漆包线的针孔数量少于规定数量，线圈产品的质量是可以得到保证的。根据GB/T6109.1漆包圆绕组线第1部分：一般规定中要求，对漆包线漆膜连续性，即表面的针孔数量进行明确规定，当30m长漆包线表面的针孔数量超过标准规定值时，漆包线的绝缘性能会明显降低，引起线圈短路的可能性大大增加。目前紧急电磁阀线圈的线径范围及检测标准中可以看出对直径为0.13mm、等级为1级的漆包线，每30m要求针孔不超过25个。

紧急电磁阀线圈选用的漆包线满足H级要求，即漆包线表面绝缘层能够承受最高温度在180℃，远超紧急电磁阀线圈内的实际工作温度（在DC137.5V最高供电电压下实测线圈封装表面温度低于100℃，内部温度不超过120℃）。只有在绝缘材料未满足标准规定情况下才会出现漆包线绝缘层在高温下损坏，引起短路。

紧急电磁阀为满足整车“失电上紧急”的需要，线圈在列车行驶过程中长期保持得电受热状态。如果漆包线未满足上述标准，随着温度的上升，缺陷较大针眼周围的绝缘层逐步被破坏导致针眼扩大，会引起匝间绝缘失效进而导致匝间短路。

（三）紧急电磁阀的故障诊断

1、车辆信息

技术人员在接到故障报告后需要快速的做出判断，因为列车此时可能马上就要发车或者已经是在运行途中，所以通过对重点信息的询问，可以对故障做出大致的判断，甚至有些故障可以直接做出准确的诊断。但车辆信息实在是面包含了太多的内容，如；故障发生时车辆是否上电，是蓄电池、中压还是高压，车辆处于静态还是动态，速度有多少、有没有司机室占用，哪个头车占用司机室、升的是几的受电弓、故障发生前最后一次制动指令是缓解还是施加，施加了什么等级的制动力，动车牵引是否可用，电制动是否可用，单编组还是重联等等。例如，制动不缓解故障，第一需要询问是单车不缓解还是全列不缓解。

2、听声音

电磁阀得失电过程中电磁铁的衔铁动作会发出声音,这个声音通常是“嗒”的一声,如果电磁阀的电磁铁太小或环境噪音太大,可以通过听杆或听诊器等辅助工具进行听取。这是判断电磁阀是否动作的方法之一。

3、车辆制动系统的“切诊”

主要是用手感受设备状态和阀的排风状态制动系统的所有管路接头，所有电磁阀，所有带排气口或呼吸口的阀都可以通过手摸来对其部分功能及状态进行初步的判断。制动系统的压缩空气泄露故障主要集中再管路接头部分，漏风如果比较严重则可以听出来，但是如果不是很严重的泄露一般是听不到的，但是通过手摸是可以感受到的。判断电磁阀是否得电，动作是否正常的最简单快捷的方式就是用手摸，因为电磁阀的电磁铁得电后衔铁会动作，用手摸是可以感受到衔铁动作产生的震动，而且线圈得电后会发热，手摸可以很明显的感受到温热。如，动车组的雨刷系统停止电磁阀只要占用司机室后就会一直处于得电状态，所以这个电磁阀通常摸起来都是温热的，如果不热，则要考虑其供电是否正常，或电磁阀线圈是否故障。

4、剖切检查

通过对短路线圈进行剖切，观察到线圈绕组外侧聚酯薄膜已融化，线圈表面有大片黑色烧毁痕迹，如下图所示。

图1                    图2

用万用表测试，线圈外表面黑色部位绝缘完全失效，通过比对横截面看到黑色部位分布在线圈外表面（图5红框处），不是由内向外发生。可以判定短路的发生初始位置在线圈绕组工作温度较高的外表面（图6红框处），并逐步扩大。由于绝缘材料的耐温等级在180℃，根据故障线圈表面焦化程度，在故障发生时此位置的局部温度应超过200℃，漆包线绝缘层逐步被破坏，最终导致线圈整体短路。

（四）问题定位

线圈正常工作时，最高温度位于线圈外表面。根据对剖且线圈的观察，认定问题发生的原因是由于温度较高的线圈外表面处漆包线某一点由于缺陷，出现瞬间放电拉弧，形成局部高温，从而进一步破坏周围绝缘层，造成线圈正负极触点直接导通短路。

此故障现象是由于绕组漆包线自身缺陷引起。如果漆包线表面有缺陷，线圈投入使用后，缺陷位置会在短时间内发生短路拉弧现象。这与产品使用不久就发生故障相一致。如果漆包线表面无缺陷，在使用寿命内就不会发生短路拉弧。也就是说，此故障的发生与漆包线品质紧密相关。

（五）相关解决措施

1、已经上车产品

如果漆包线表面绝缘层有缺陷，线圈电阻在短时间内会出现快速下降趋势。如果表面绝缘层没有缺陷，后续寿命可以得到保证。所以短期内，可以通过定期测试已装车电磁阀线圈的电阻，确定线圈性能是否有下降趋势，来排查问题线圈。

如果线圈电阻较额定电阻（1250欧姆）下降超过150欧姆即需更换紧急电磁阀。每5天测试一次，观察期一个月，一个月后如果线圈电阻没有变化，视为可以正常运用。

2、后续批量产品

（1）要求供应商提高漆包线等级：耐温等级由H级提高至220级，漆膜连续性等级由1级提高到2级，击穿电压等级由1级提高到2级；

（2）要求供应商优化线圈封装工艺：采用真空浸漆工艺封装线圈，将可能存在的漆包线针孔封闭。

结语

综上，利用诊断的思维对动车紧急电磁阀理论和实际操作进行系统的学习，再对各部件结构原理进行学习，相信检修技术人员一定能够对车辆制动系统有更深入的认知，不断提升故障处理能力，从而保障动车的运行安全。

参考文献

[1]郑安平.地铁列车紧急电磁阀原理及故障诊断研究[J].设备管理与维修，2018(18)

[2]左建勇，韩飞，胡薇.地铁列车紧急制动故障特征再现仿真[J].交通运输工程学报，2019(05)

[3]孙彩华，张丽霞.机车柴油机停车电磁阀故障的原因分析和解决措施[J].铁道机车与动车，2016(06)