刘建城 刘亚云

摘   要：CRH2G型动车组在兰新客专运行时，多次报出牵引变流器故障1，解析故障为速度传感器故障（PGD）。确定原因为雨雪天气，线路运行条件恶劣，轨道粘着降低，制动时整车发生严重滑行，各轴的速度与综合速度偏差过大，进而报出速度传感器故障。通过优化PGD故障判定逻辑，结合滑行时的转速偏差以及抑制滑行的最大时间，修改故障报出的阈值及持续时间，规避滑行时的故障误触发。

关键词：CRH2G动车组  速度传感器故障  滑行

中图分类号：U279.5                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）07（b）-0093-02

CRH2G动车组在每台电机设置速度传感器，实时检测当前电机转速，用于动车组粘着控制、速度控制、空转判断等[1]，当判定检测到的速度信号异常时，会报出“速度传感器异常”故障，防止因速度信号问题导致控制失调。在兰新客专运行时，线路区间内存在长大坡道，雨雪天气时满功率牵引或制动时，容易发生滑行。当滑行严重时，容易误报速度传感器异常。

1  故障描述

2017年3月10日，CRH2G动车组在张掖西-西宁间运行时，02、03、06、07车报出牵引变流器故障1（代码004），TCU解析故障为速度传感器异常（PGD），司机操作RS复位后，故障消除，车辆维持运行。

查看故障记录，09：13：37秒06车报牵引变流器故障1（代码004），09：13：45秒01车报“列车多车滑行，请注意！”（代码100），解析故障，发现报出牵引变流器PGD故障（代码021）。

2  故障原理

PGD故障也被称作“速度传感器异常”，PGD故障是牵引变流器004故障的一种。该故障具体判断条件如下：

（1）逆变器启动15s后，车辆的综合速度持续为0;

（2）当列车速度大于门槛值（5.7km/h以上）时，某电机速度传感器输出的速度值为0km/h，则判定为该速度传感器出现断线故障;

（3）门极起动2s后，速度传感器输出的A线或者B线无输出信号;

（4）某电机速度传感器输出的速度值和列车综合速度之间的偏差大于门槛值（40r/min）且持续时间大于1s，则判定该轴速度信号异常。

判定条件第（4）条是为了在特殊工况（如BCU防滑控制失效、轴抱死等）下的保护而设定的判断条件。

报出故障后，牵引控制单元（以下简称TCU）立即封锁四象限和逆变器门极，断开K接触器。

3  故障分析

CRH2G动车组在张掖西-西宁段担当运营任务时报出故障，此时线路积雪严重，路况较为恶劣，轨道粘着系数降低[2]，运行过程中MON显示屏上多次报出“列车多车滑行”，且所有的PGD故障均发生在再生制动工况，需要分析故障时刻TCU与制动控制装置（以下简称BCU）再生制动请求、反馈的工作情况。

3.1 再生制动原理描述

制动工况时，TCU接收到再生制動指令且逆变器门极开启时，置位再生制动有效信号CDR并输出至BCU。BCU接收到再生制动有效信号CDR高电平时，将所需的再生制动力请求值发给TCU，TCU根据请求值控制牵引电机输出再生制动力。

当BCU判定出滑行时，会调节再生制动力要求值来抑制滑性状态，TCU按照要求值执行再生制动力的控制。当列车严重滑行时，BCU会输出再生制动解耦信号给TCU，TCU接收到再生制动解耦信号后，关闭逆变器。当BCU撤销再生制动解耦信号时，逆变器重新投入。

3.2 故障过程分析

查看故障前后车辆记录数据，报出故障过程如下。

（1）首先因线路恶劣BCU不同程度报出滑行，BCU减小再生制动请求直至为零;

（2）滑行抑制后，BCU再次申请再生制动，输出再生制动力时，报出PGD故障，退出再生制动;

（3）司机操作复位之后，故障消除，维持运行。

对动车组故障时刻牵引变流器记录的波形进行分析，故障时刻的速度波形见图1。

故障时刻某电机的速度与综合速度出现偏差并持续一段时间，符合“速度信号异常判定：某电机速度传感器输出的速度值和列车综合速度值之间的偏差大于门槛值（40r/min）且持续时间大于1s以上，则判定该轴速度信号异常”判定条件，TCU报出PGD故障。

3.3 分析结论

综上分析，可得出如下分析结论。

（1）报出PGD速度传感器异常故障的原因是某电机速度与综合速度产生过大偏差;

（2）产生“速度信号异常”的主要原因是恶劣天气导致的整车严重滑行;

（3）报出的PGD故障，为整车严重滑行导致的速度信号异常状态的预防性保护，实际速度传感器本身并无故障。

4  解决方案

4.1 方案说明

设置第（4）条判定条件的主要目的是在特殊情况（如轴抱死等）下作为制动系统相关保护的补充与备份，但BCU能够抑制的滑行导致的速度变化不应触发该故障[3]。

综合考虑滑行出现的速度偏差最大值以及滑行持续时间，将第（4）条判定条件由“某电机速度传感器输出的速度值和列车综合速度之间的偏差大于门槛值（40r/min）且持续时间大于1秒以上”修改为“某电机速度传感器输出的速度值和列车综合速度之间的偏差大于门槛值（210r/min）且持续时间大于15s以上”。

新方案可以有效规避正常滑行带来的故障误触发，同时也具备对特殊工况的保护功能。

4.2 方案验证

使用新软件，在地面组合试验台上进行了全速度范围内的完整牵引、制动工况考核，考核过程中系统运行正常。通过插拔8路速度传感器信号线PGA1/PGB1/PGA2/PGB2/PGA3/PGB3/PGA4/PGB4来模拟PGD故障报出的各种工况，验证速度传感器故障判定正常。

新软件装车在兰新线运行，在恶劣环境下运行也未再发生因滑行带来的PGD故障。

5  结语

CRH2G动车组报出速度传感器异常（PGD）故障，确定原因为严重滑行时某电机速度传感器输出的速度值和列车综合速度之间的偏差大于门槛值（40r/min）且持续时间大于1s以上。将门槛值调整为210r/min（对应车速10km/h），且持续15s解决此问题。

软件升级后装车验证，在兰新线运行时，未再发生因恶劣天气，严重滑行带来的PGD故障，方案可以有效规避正常滑行带来的故障误触发，同时也具备对特殊工况的保护功能。

参考文献

[1] 罗铁军，彭军华，彭江山.HXD1C型电力机车速度信号故障分析[J].机车电传动，2014（4）：57-60，69.

[2] 王大山.关于CRH2型动车组滑行问题的研究[J].山东工业技术，2018（5）：44.

[3] 胡洋，刘磊，刘玉铃，等.动车组防滑故障因素分析[J].铁道机车与动车，2016（8）：21-24，4.