试论复兴号动车组速度传感器的故障分析

试论复兴号动车组速度传感器的故障分析

王立双

中车长春轨道客车股份有限公司     130000

摘要：为解决复兴号动车组速度传感器故障问题，结合运行故障案例，通过现场调研、理论分析，制定多种研究方案，经过试验验证和现场运用考核，提出有效改善反馈信号的措施。

关键词：复兴号动车组；速度传感器；安全运行；

关键词：新闻摄影；企业形象宣传；意义探析；

一、故障背景

动车组每辆车均设置了冗余的车轮不旋转检测装置（NDRA），即轴抱死检测。主要由电子制动控制单元、速度传感器和测速齿轮等组成。以８辆编组动车组为例，动车的轴不旋转检测分别由电子制动控制单元（2、4、5、7车）和牵引控制单元执行，制动系统配置单通道速度传感器，防滑控制和轴不旋转检测。拖车的轴不旋转检测分别由两个独立的电子制动控制单元（1、3、6、8车）执行，配置双通道速度传感器，两路采集通道相互独立，一路供进行防滑控制和轴不旋转检测，另一路供进行冗余的轴不旋转检测。。

二、故障案例

1故障案例

2020年复兴号动车组北京南所开车后，HM1屏报０３车WSP检测１轴速度传感器故障、WSP检测１轴抱死。司机操纵动车组停车并通知随车机械师，随车机械师按照《CR400BF系列动车组途中应急故障处理指导手册》处置要求，切除车空气制动，检查转向架等机械硬件无异常，按照切除空气制动列车限速运行。司机操纵动车组开车后故障再次报出。

2该故障原因分析

2.1速度传感器反馈信号原理

速度传感器一端探头（封装外壳后的霍尔元件）安装在轴箱上，另一端为连接器与车辆侧插座相连，连接器内有２组４根信号线，通过车辆电缆分别与EBCU１的MC02A－Ａ４（WSP）、EBCU２的MC05A－A3（DNRA）速度采集板连接。

2.2故障原因分析

BCU诊断速度传感器故障包括静态故障和动态故障，当诊断出故障后，EBCU内部存储，延时5s通过MVB向中央控制单元（CCU）报出“Ｘ轴速度传感器故障”。

（１）速度传感器静态故障诊断逻辑。BCU对速度传感器输出电流值进行故障诊断，正常情况下速度传感器工作电流为３～18ｍＡ，当BCU检测到速度传感器电流值小于3ｍＡ或者大于18ｍＡ时，诊断为该速度传感器静态故障。5s后BCU不再采信该传感器的速度信号，而是采用临轴的速度信号对本轴进行防滑控制和轴抱死诊断。

（２）速度传感器动态故障诊断逻辑。BCU对速度传感器输出速度进行故障诊断，若本轴速度与本车参考速度的差值大于本车参考速度的0.4倍，持续时间大于3s，判断该速度传感器动态故障。

2.3速度传感器相关结构及原理

霍尔型速度传感器探头内部有永久性磁铁，当测速齿轮（导磁材料）转动时会改变磁力线分布，齿顶处磁力线密集，齿根处磁力线稀疏，霍尔元件会根据此变化输出正弦信号，通过后续电路放大整形后输出给ＥBCU，ＥBCU计算分析得出轴速信号。车辆运行时拖车的WSP速度传感器通过双路监控将车组每个轮对的速度数据转换为频率数据，通过连接线传输到BCU内部控制板卡和DNRA内部控制板卡。BCU及DNRA实时读取本车４个速度传感器信号并计算出每轴速度及该车的参考速度，当BCU或DNRA任意一路检测到本车任一轴的轴速与本车参考速度的偏差大于0.4倍参考速度且持

续３秒，则内部诊断出该轴速度传感器动态故障，再延时５秒后，通过MVB上报“速度传感器故障”。

2.4速度传感器检查及模拟方案

现场检查故障车组速度传感器的屏蔽线接地、信号线绝缘是否正常，连接器插头／插座是否有缩针弯针现象，速度传感器接线导通性是否正常等。速度传感器静态电流检查：将一金属工具贴近和远离探头，模拟测速齿盘齿顶和齿根位置的磁场变化，监控速度传感器输出电流值是否正常。模拟故障车组速度传感器采集速度信号试验，速度信号曲线表明，速度模拟盒维持输出最大80Km/h，服务终端软件监控采集的速度信号在42Km/h时速度上升斜率明显变缓，速度达到最大值80Km/h下降到410Km/h，采集的故障车组速度信号曲线异常。

2.5速度传感器故障处置措施

动车组报出轴抱死故障后，驾驶操作指示见表１，要求停车后切除故障车空气制动限速运行。

３　结语

复兴号动车组轴抱死故障诊断均符合UIC541－05标准，发生速度传感器故障后均需切除空气制动，可能会导致报出轴抱死故障，但是切除故障车空气制动和轴抱死故障诊断没有关联，切除故障车空气制动是为了尽可能避免车轮踏面擦伤。切除空气制动后，仍需进行轴抱死诊断的原因为：单车空气制动切除后，只是切除了空气摩擦制动力，但在动车组实际运行过程中还有可能发生制动夹钳卡滞、停放制动夹钳卡滞，轴承、齿轮箱、联轴节和牵引电机等故障情况，这些情况也有可能导致轴抱死。在雨、雪等天气条件下，轮轨黏着较差，极易发生滑行，甚至抱死，因此也需要进行轴抱死诊断。对于动车，切除空气制动后，在施加常用制动和紧急制动EB时仍有电制动力施加，在轮轨黏着较差时，也存在发生轴抱死的风险。为了及时发现轴抱死故障，降低车轮踏面擦伤的风险，需要在各种工况下实时进行轴抱死诊断。

参考文献

［１］雷鸣．动车组传动与控制系统［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２０１８．

［２］孙邦成．ＣＲＨ３８０ＢＬ型动车组［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２０１４．