张晓军

（上海铁路局 上海动车段，上海201812）

CRH380BL型动车组故障树分析方法浅析*

张晓军

（上海铁路局 上海动车段，上海201812）

随着我国动车组大量上线运营的时间推移，开始陆续发生各类故障。文章主要阐述了故障树分析法在CRH380BL动车组运行中发生故障后的分析处理流程和方法，以提高动车组故障处理的及时性、有效性及准确性。

CRH380BL型动车组；故障树；分析法

随着我国四纵四横高铁线路总体规划的建成及投入运营动车组数量的急剧攀升，动车组新造、检测、维修技术同步迎来了快速发展。一方面，动车组因其运营的高标准及功能的高需求，在设计中采用了大量的机械、电子、微机部件及众多的操作、安全系统，最终决定了其整体系统的庞大性和复杂性，大幅增加了运用维修的难度。但另一方面，随着社会生活节奏日趋快速高效，人们对出行的安全性、准时性、舒适性要求也日益提升，运营动车组必须确保优质、正点方能具备市场竞争能力。这一切都对动车组运用维修部门提出了近乎严苛的要求。在不断提高检修人员业务素质的同时，如何发现、选取和推广高效的分析工具及科学的诊断方法，对解决目前运用动车组安全性能保障艰难这一突出问题显得尤为重要。

随着投入运营动车组数量和走行公里的不断增加，各类动车组运用故障和入库故障也不可避免地呈现出增长趋势。为了在运营途中及检修库内，能够快速、准确地分析和解决现车故障，避免或降低对动车组安全、可靠、准点使用所造成的影响，结合自身的工作经验和现场实践，阐明故障树分析法在CRH380BL动车组故障分析中的应用思考。

1 故障树分析法的阐述

故障树分析法是通过对可能造成设备故障的所有硬件、软件、环境、人为等因素进行归纳和罗列，画出故障树图，从而确定设备故障原因的各种可能组合方式的一种分析方法。故障树分析法以一个特定的、具体的设备故障事件，即顶事件作为分析的目标，通过自上而下按层次的故障因果逻辑分析，采用演绎推理的方法，逐层找出故障事件的充分和必要原因，最终找出导致事件发生的所有原因，从而为实施有效的故障检测、排除提供指导。

2 故障树分析法在实践中的运用

无论在动车组途中运营或库内检修，故障树分析法均能够提供可靠的指导和有力的依据。下面以CRH380B－6472L动车组出现的68C8故障（检测到轴不旋转，列车自动停车）分析为例，对该方法的思路和使用进行详细说明。

2.1 CRH380BL型动车组68C8故障问题描述

2014年5月5日G7151次（CRH380B－6472L动车组担当，01车主控）运行至南京—宝华山区间时，司机显示屏报08车4轴不旋转（故障代码：1742）、检测到轴不旋转，列车自动停车（故障代码：68C8）、运行滚动测试（故障代码：6B0C），司机采取紧急制动停车。机械师确认故障后，申请下车检查，对08车轮对踏面、车轴电机端盖、联轴器及牵引电机吊装螺栓等相关部件进行了检查，发现08车2轴左侧及4轴左侧的车轮踏面有轻微擦伤现象，2轴、3轴联轴器有油迹，其他可视部位未见异常。用点温计测量08车4轴电机两端轴承部位的温度分别为37℃和38℃，均在正常范围内。静态检查完毕后，操作以5 km/h速度运行约20 m进行滚动试验，在车下检查各车轴转动状态，未见异常。将08车空气制动切除，并将转向架检测故障开关43－S12置“关”位，动车组限速200 km/h运行至前方镇江站。途中使用电脑软件对故障车故障轴对应的电机温度进行监控，运行过程中未见异常。动车组从镇江站空送至动车运用所检修库进行故障处理。

2.2 68C8故障树描绘

检测到轴不旋转，列车自动停车（故障代码：68C8）为影响动车组运行安全的故障，一旦出现须实施重点监控，查清并排除其真正的故障原因后方可上线运行。为了提高该故障的诊断效率和处理准确度，对该故障按故障树分析法进行系统梳理，为之后有针对性地开展故障原因确认提供依据。该故障的故障树如图1所示。

2.3 基于68C8故障树问题的分析处理流程

（1）动车组运行中，故障代码68C8与故障代码1742同时出现，而故障代码68C4并未出现，根据68C8故障树所示，可初步断定故障是由车轴抱死或车轴抱死误报两种可能引起。

（2）根据68C8故障树，车轴抱死或车轴抱死误报两种可能原因中，车轴抱死危害性极大，因此在动车组运行途中须通过以下手段优先对其进行确认：

第1步检测轴温。停车后，用点温计测量08车4轴电机两端轴承部位的温度分别为37℃和38℃，均在正常范围内。

第2步检查车轮踏面状态。对08车车轮踏面、车轴电机端盖、联轴器及牵引电机吊装螺栓等相关部件进行检查，发现08车2轴左侧及4轴左侧的车轮踏面存在轻微擦伤，2轴、3轴联轴器有油迹，其他可视部位未见异常。有轻微擦伤现象表明存在车轴抱死的风险。

第3步进行滚动试验。静态检查完毕后，以5 km/h速度运行约20 m进行滚动试验，在车下检查各车轴转动状态，未见异常，确认车轴滚动良好。

通过上述步骤可基本判断，车轴滚动良好，但存在轻微擦伤现象，因此仍须在运行中继续加强检测。为此，在之后的运行中采取了使用电脑软件对故障车轴对应电机温度进行监控的方法，最终未见异常。

（3）初步排除车轴抱死故障后，根据68C8故障树，在动车组到站后的回库途中，针对17X2系列的另一个原因组——轴抱死误报，开展了如下验证工作：

第1步对轴抱死误报可能性进行确认。在08车使用制动软件对制动控制单元（BCU）内4个轴的转速数据进行了监控，其中1，2，3轴的转速显示均为75 km/h，4轴显示速度为0 km/h，且BCU报出的1742故障始终存在。具体监控情况如图2所示。

第2步基于BCU软件逻辑设定对故障原因做进一步分析。软件逻辑设定为一是在所有制动控制单元BCU1和牵引控制单元TCU（拖车为BCU2）速度反馈信号都有效时，如果只有BCU或TCU发送抱死信号，列车控制单元（CCU）立即报出6B0E（自动滚动测试运行），若此抱死信号持续20 s未消失，报68C8故障，启动滚动测试（故障代码6B0C）。如果滚动测试通过，列车正常运行；如果滚动测试不通过，限速40 km/h运行。二是在BCU1和TCU（拖车为BCU2）速度反馈信号存在无效的情况下，如果只有BCU或TCU发送抱死信号，若此抱死信号持续5 s未消失，报68C8故障，启动滚动测试（故障代码6B0C）。如果滚动测试通过，列车正常运行；如果滚动测试不通过，限速40 km/h。

在现场实际问题处理中，动车组自行启动滚动测试（故障代码6B0C）。启动列车后，动车组提速到36 km/h时，自动滚动测试完成（代码：6B12），最终动车组以限速200 km/h入库。这表明动车组这两套完全独立且互为冗余的轴不旋转检测装置中至少有一套检测到车轴转动正常，进一步为08车4轴实际未发生轴不旋转故障的结论提供了依据。

（4）回库后，以故障树为指引，继续对车轴抱死及车轴抱死误报这两个可能原因组展开更深入的验证工作。

第1步对车轮踏面进行检查确认。检查发现08车1轴、2轴及4轴左侧车轮踏面各有一处轻微擦伤，擦伤深度均为0.1 mm；08车2轴及4轴右侧车轮踏面擦伤已消失。同时，检查动车组其他车辆的轮对，也发现一些类似的轻微擦伤痕迹，如图3所示。

依据擦伤的轻微程度以及存在的自修复现象，同时考虑到多轴均存在相似情况，因此可以判定轻微的擦伤仅是轮轨间的黏着不良引起，而非车轴抱死造成。

通过运行中、回库途中、入库后的各种检查检测手段及对应分析，可以得出以下结论：故障树中由车轴抱死超过20 s（17X2系列）原因引起的68C8故障，可基本排除车轴抱死原因，因此应重点分析车轴抱死误报原因。

第2步开展传感器监测线路检查。测量传感器接口到BCU板卡前置插头线路，确认无短路、开路或接地现象；观察连接器插针无缩针、歪针等现象，线路导通良好；确认速度传感器外观状态良好，无磕碰、划痕等损伤；通过软件连接BCU，检查板卡未报通讯故障。

由此，传感器线路故障可基本排除。

第3步开展传感器故障检查。根据回库途中在08车使用制动软件收集的BCU内4个车轴转速监控数据，其中1，2，3轴数据正常，4轴显示速度为0 km/h，因此须对该轴的速度传感器进行检查。利用测速齿轮模拟器对传感器进行测速检查，显示的速度值为0，表明该速度传感器无输出信号，如图4所示。对该故障速度传感器进行更换后，再次进行模拟测试结果正常，基本确认了传感器本身无输出信号是造成本次车轴抱死误报故障的原因。

第4步对TCU、CCU、BCU、HMI（司机显示屏）数据进行下载分析。虽然已明确速度传感器损坏这一故障点，但根据68C8故障树的复杂性，为了将故障原因分析彻底，需对动车组记录数据实施进一步分析，使分析结论形成相互佐证。

从MVB数据获得的08车各轴速度曲线如图5所示。

由曲线图可以看出，08车4轴速度传感器在2 s的瞬时内，速度信号从247 km/h突变为0。实际上，动车组抱死误报故障后续一直存在，但传感器的速度始终为0，可进一步表明传感器损坏是导致本次故障的原因。

2.4 68C8故障问题分析处理总结

在以上CRH3型动车组68C8故障问题的分析诊断中我们可以看到，动车组运用故障树分析方法起到了显著的指导作用。首先，在动车组运营途中，通过故障树可直接排除热轴这一原因组，使机械师可以重点针对车轴抱死这一可能原因，采取点温、检查踏面、滚动试验、电机温度监控等积极的应对措施，同时排除了联轴器渗油等误导因素（实际原因为齿轮箱非接触式迷宫密封齿磨损，不影响动车组运行），使分秒必争的途中应急故障处理更为及时有效。在动车组到站后的回库途中，根据故障树中轴抱死误报这另一原因组，通过制动软件采集BCU数据加以分析的方法，进一步验证了轴抱死误报这一可能性。动车组回库后，根据故障树中轴抱死误报的原因组，可迅速将问题锁定于传感器监测线路和传感器本体，为快速找到问题根源提供了可靠指引。

3 结束语

动车组因自身系统集成性和复杂性的特点，必然使故障分析处理的难度加大。而采用故障树分析法，可有效帮助理清思路，将原本复杂的问题变得较为清晰明了，也使各种先进的动车组故障检测及数据分析手段变得有的放矢，从而在动车组运用检修一线，提升问题分析的及时性和准确性，降低误判和漏判的可能性。同时，也为将各种典型问题的处理过程形成规范化、标准化、模块化的诊断分析流程提供了一种可靠的方法。

［1］ 孙帮成，安 超，王贵国，等.轨道交通RAMS工程基础［M］.北京：机械工业出版社，2014.

［2］ 左建勇，任利惠，吴萌岭.铁道车辆制动系统防滑控制仿真与试验研究［J］.同济大学学报（自然科学版），2010，38（6）：912－916.

［3］ 乔英忍.我国铁路动车和动车组的发展（上）［J］.内燃机车，2006，（1）：2-7.

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Brief Introduction of Fault Tree Analysis for CRH380BL EMU

ZHANG Xiaojun
（Shanghai EMU Depot，Shanghai Railway Bureau，Shanghai 201812，China）

With more and more EMU trains go on operating，various faults have happened.This paper mainly expounds the processing methods and ways of fault tree analysis when CRH380BL EMU has problems during operation，so that the efficiency and accuracy can be improved when handling problems.

CRH380BL EMU；fault tree；analysis

U266.2

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.06.22

1008－7842（2014）06－0087－04

*中国铁路总公司科技研究开发计划课题（2013J005－B，2013J005－A）

9—）男，高级工程师（

2014－07－22）