HXD1型电力机车牵引电机速度传感器故障诊断与排除方法

HXD1型电力机车牵引电机速度传感器故障诊断与排除方法

刘奇志 徐建红 彭奇智

中车株洲电力机车有限公司

HXD1型8轴大功率交流传动电力机车，该型机车采用先进的大功率交流机车传动技术，并充分考虑到国内铁路应用的特殊环境,采纳了先进、成熟、可靠的技术设计开发的一款适用于中国干线铁路重载货运的新型大功率交流传动电力机车。HXD1型电力机车采用系统化、模块化、高可靠性设计理念，成功运用先进的交流传动技术、微机控制技术、故障诊断技术、TCN网络技术、电空制动技术、等设计。在线运行机车中曾多次IDU 显示“TCU 相上管故障 元件总故障 “牵引电机隔离”等故障现象。机车回段后，检查发现牵引电机速度传感器无效，导致牵引封锁。针对HXD1型机车在段运用因电机速度传感器无效故障统计情况。从检修角度方面，本文重点对电机速度传感器检测原理进行概述，并提出典型故障判断方法，为检修人员准确、快速处理故障提供帮助。

1.1检测原理

司机给出牵引/制动指令送数字量输入输出模块DXM， DXM 将电气信号转换成控制信号，经由车载网络控制指令到门极驱动板让逆变器触发,最后使牵引电机工作。电机工作后，电机速度传感器信号送往TCU,TCU 送出指令经门极驱动板送到逆变器，最后构成一个闭环控制系统。同时TCU 将信号经车载网络控制系统， 送至笔记本电脑用于检测各位电机的实际速度。若TCU 检测到牵引电机速度传感器故障，无速度测量设备，牵引电机不能够继续运行，TCU 锁定相应

的逆变模块。

1.2测速方法

为了检测电机的转速，在非传动端安装了测速装置。测速装置由测速齿盘和产生信号的速度传感器组成。 采用球墨铸铁，设118个锯型。传感器为双通道信号相位差90°，控制系统通过两路信号的相位差识别电机的正、反转向，电机每转一圈，传感器发出118 个脉冲信号。转速信号用于控制系统对电机进行控制。电机速度传感器与被测齿轮不接触，无磨损，安装方便，且测速范围宽，温度适应范围宽，抗震性强。

测速齿轮盘、速度传感器与输出波形的关系示意图

2.1速度传感器常见故障

针对HXD1型机车在段运用因电机速度传感器无效故障统计情况，对多年维修数据整理、分析，其机车传感器故障有以下几类：

一、光电耦合器件损坏

二、停车检测到速度信号

三、占空比超标

四、传动轴折断

五、两通道间的相位差超标

六、丢脉冲

2.2故障查找思路

首先下载数据分析， 确认具体速传无效或异常的轴位。再分别对电机速度传感器硬件和软件进行检查，硬件包括

输入信号接口采用冗余模式与速度模块连接。具体方法:硬件部分用排除法对每个节点进行排除;软件部分采用互换法确定模块的好坏，即通过对调模块接口插头来确定故障是否转移。

2.3用TCN网络管理软件检测电机速度的方法

用笔记本电脑连接USB诊断插座，而笔记本右下角本

点击GWM1/GWM2后，在变量查找栏里面寻找到数据端口(TCU1_MCC 状态)，点击就弹出子目录。动车后，方能检测到1、2 轴电机的实际速度。同理连接数据端口(TCU2_MCC 状态)，就能检测到3、4电机的实际速度。通过这软件测试后方能检查故障处理情况。

2.4速度传感器连接总成检查方法

如下图所示，速度传感器连接总成由机车连接器、电机速度传感器、机车(与主逆变器) 电机速度传感器连接器、连接器多芯屏蔽连接导线 组成。 机车传感器连接总成检查方法:首先检查连接器是否缩针或者歪针、内部是否有毛刺现象:其次检查连接总成外观屏蔽是否良好;最后校线，通常使用万用表电阻档校验A、B、C、D 四点与屏蔽E点不通;A、B、C 、D 点分别与TCU速度检测接口点通，而A、B、C、D 四点不互通。当与主逆变器连接后，测量电机速度传感器连接器A与B 点电压为DC 15 V。

电机速度传感器连接总成

2.5速度信号异常故障现象查找方法

机车运行中，若有速度信号，但速度显示异常。可以排除其检测电路，此类故障其常见的问题有：1）检测轮盘厚度不均，造成速度齿盘输出波形出现异常;2)测速齿轮盘有缺陷。加工时候某个齿存在缺陷，装上电机非传动端测速时，部分切割磁力线，导致输出波形不规则。

2.6利用标记线判断电机工作的方法

此方法最为直观，首先下载数据分析，确定故障位置。打开故障位电机N端端盖，用红色标记笔在测速齿轮盘上做标记，然后向前、向后动车，最后查标识位置情况来判断电机和驱动装置工作状态。如操纵司机手柄给上级位动车后，查看测速齿轮盘红色标识位置是否变动，如果标识未动，可初步判断电机没工作。

该文介绍方法已经在所有机车调试和现场售后服务广泛使用，对作业人员有很好的指导借鉴作用，能快速定位故障点，并能高效、准确的找出相应的处理方案，极大的提高了工作效率。