赵振申

(中国铁路济南局集团有限公司 青岛动车段， 山东青岛 266000)

CRH380B型动车组走行部分为动车和拖车两种，动车走行部比拖车多出牵引电机、齿轮箱等传动装置。为实时监测轴箱、齿轮箱和牵引电机状态，在每个轴承及牵引电机定子处均安装有温度传感器，当温度超过预警报警门槛值时，动车组将自动采取封锁牵引、降速运行或者停车等措施。动车组运用过程中，发生多起因温度采集不可靠、温度传感器故障、轴承温度超温影响列车运行秩序的问题，研究制定此类故障的预防措施，对保证动车组行车安全具有重要意义。

1 温度传感器工作原理

CRH380B型动车组走行部温度实时监测通过Pt100温度传感器实现，Pt100温度传感器阻值随温度变化而变化，温度和电阻的关系接近线性变化，传感器阻值为：R=R0+aT;其中R0=100 Ω，a=0.385 1 Ω/℃，T为当前温度，温度与电阻值变化关系如图1。Pt100温度传感器是一个模拟信号，将电阻值转变为电压值后，传送到Compact Pt100中来得到相应的温度值。每车温度传感器安装位置及数量如表1。

图1 Pt100温度传感器电阻值与温度变化关系

类别动车拖车大齿轮箱电机侧4/大齿轮箱轮侧4/小齿轮箱电机侧4/小齿轮箱轮侧4/牵引电机驱动端4/牵引电机非驱动端4/牵引电机定子4/轴箱88

由于温度传感器比较多，车内安装有24-T16、24-T17、24-T18等Compact Pt100设备采集温度传感器数据，设备安装位置及监测内容如表2。

表2 Compact Pt100安装位置及监测内容

2 常见故障分析

2.1 温度传感器故障

2.1.1轴箱温度传感器故障

CRH380B型动车组轴箱温度传感器为A、B双通道冗余设计，分别将信号传送到24-T16、24-T17网络模块，网络模块通过列车WTB总线将数据发送到CCU中。当其中一个通道出现问题时，CCU仍可监测到轴承温度，动车组可维持运行，同时在维修界面可以查看到故障信息，方便检修人员处理故障。但是，在两路均发生故障且速度大于220 km/h时，CCU将输出最大常用制动；速度小于220 km/h后，制动缓解，列车被限制在220 km/h以内运行。某段配属CRH380B型动车组58组，2017年以来运行中发生的动车组轴箱温度传感器故障类型如表3。

表3 动车组轴箱温度传感器故障类型

2.1.2齿轮箱温度传感器故障

齿轮箱温度传感器结构有别于轴箱温度传感器，为单通道设计。Compact Pt100将齿轮箱大小齿轮轮侧和电机侧轴承温度测量数据转化为MVB格式的网络数据周期性的发给TCU，TCU在检测Compact Pt100状态(是否处于正常状态)的同时，周期性的检测轴承温度，齿轮箱轴承温度监测流程如图2。现场运用中，齿轮箱温度监测故障现象有温度不显示、温度跳变、与同车温差大3种，故障原因多为Compact Pt100故障或者温度传感器故障，也有少数因齿轮箱油金属含量超标导致的与同车温差大故障。

图2 齿轮箱轴承温度监测流程

2.2 牵引电机冷却装置故障

CRH380B型动车组每个动车转向架安装有两台使用强迫风冷却的三相交流异步牵引电机。冷却风机安装在车下设备舱内(该处裙板带有通风格栅用于空气从车外流入)，风机转动将冷却空气经集成风道送达每个电机顶部的进气口，冷却空气流过定子内的轴向空气管路和转子铁芯后，经电机侧面出风口排出，从而达到为牵引电机定子冷却目的。牵引电机冷却装置故障分为以下几种：

(1)冷却风机故障

冷却风机为三相异步双速电机，在满足电机定子冷却需要的前提下，冷却风机转速在高速和低速之间切换。当风机内部发生轴承卡滞、三相阻值不平衡等故障时，风机将停止转动，此时不能满足牵引电机运行需求，从而导致牵引变流器封锁牵引并报出故障代码2506(牵引箱风扇：MCS关闭)。

(2)冷却风机控制故障

牵引电机冷却风机设计有独立的高速、低速供电电路，列车网络控制系统会根据车辆运行状态输出风机高速或者低速运转指令来控制相应回路的建立。冷却风机在高速和低速之间的功能转换，是由TCU根据风机供电状态、辅助变流器启动数量和牵引电机定子温度控制。风机正常启动时，直接启动高速；当风机高速供电电路故障、辅助变流器启动数量低于3个或者定子温度低于95℃时，将启动低速；列车正常运行，高速风扇发生故障，牵引力降低25%。

(3)冷却风道堵塞

牵引电机冷却装置通过三层非封闭式圆形管壁组成空气过滤器，空气过滤器外部有防护格栅进行保护并阻挡大块异物。每个过滤层都会阻挡异物灰尘，被阻挡的异物灰尘堆积在下方的沟槽内。经过三层阻挡式过滤，将较为干净的气体送入风道冷却牵引电机。当空气过滤层背面沾有灰尘或絮状物时，牵引电机通风量减少、冷却效果下降，将导致电机定子温度超温故障，动车组运行中须停车检查，严重影响列车运行秩序，这一故障须引起运用部门足够重视。牵引电机通风装置防护格栅如图3,牵引电机通风装置空气过滤器背面絮状物如图4。

2.3 Compact Pt100故障

Compact Pt100作为列车网络对动车组走行部轴承温度监控的重要组成部分，运行中发生故障将无法采集轴承温度，对列车运行造成影响。CRH380B型动车组轴箱轴承温度监控由24-T16和24-T17网络模块独立完成，只有在24-T16、24-T17这两个Compact Pt100设备同时故障时，CCU才会失去对轴温的监控影响列车运行。通过对动车组运用检修故障统计分析，两个模块同时发生功能性故障的概率极小。然而，当24-T16、24-T17或者24-T18某个模块发生故障时，将会影响TCU对牵引电机或者齿轮箱温度的监控功能，出于故障导向安全设计机理，此时TCU将控制转矩输出封锁牵引。

因此，当温度传感器或者Compact Pt100设备发生故障时均会造成TCU无法采集牵引电机或者齿轮箱温度，导致牵引丢失。对某段2017年以来动车组运行故障进行统计发现因走行部温度问题导致牵引丢失的原因有以下3种，故障数量及占比如图5。

图3 牵引电机通风装置防护格栅

图4 牵引电机通风装置空气过滤器背面絮状物

3 故障应对措施

3.1 温度传感器故障预防

温度监测发生温度跳变、单通道温度监测失效故障多与温度传感器绝缘老化有关。动车组走行部温度传感器安装在轴箱、牵引电机及齿轮箱壳体上，运用过程中从安装基座侵入水份会使传感器防护等级下降，导致传感器自身出现故障，从而引起温度监测故障。目前，为了防止传感器进水、异物击打问题，动车组出厂前在安装座处加装了防水胶泥。但是运用中发现在雨雪、寒冷、炎热天气中，胶泥易发生开裂、掉块问题，对传感器的防护能力减弱。通过在胶泥外部加装尼龙纱网，很好的解决了这一问题，并且已在轴端速度传感器、温度传感器取得了良好的运用考核效果。胶泥安装方案对比如图6。

图5 牵引丢失故障原因统计

图6 胶泥安装方案对比

3.2 牵引电机冷却装置故障防控

防控牵引电机冷却装置故障可从以下两方面入手：

(1)对牵引电机冷却风机进行动平衡检查

风机启动后，通过电脑软件进行高速、低速转换，检查通风机有无偏磨、异常振动、卡滞现象，提前发现、更换问题风机。

(2)定期清洁进风装置

进入夏季前，运用部门可对牵引电机冷却装置过滤器进行一轮深入清洁，主要是清除附着在过滤器内部的毛絮、灰尘等异物。清洁完毕后，将风机切换至高速模式，在电机传动端出风口位置利用风速测量仪测量牵引电机通风量且风速值不低于10 m/s。

3.3 走行部温度数据分析

CRH380B型动车组安装有高速动车组远程无线传输系统(WTDS)，运用部门使用远程客户端可实时监控走行部温度数据。对走行部温度监控分为轴箱轴承、齿轮箱轴承、牵引电机轴承和牵引电机定子温度4种，通过对温度数据分析，可以提前锁定存在故障隐患的轴承、温度传感器，这一方法在预防走行部温度故障方面起到了良好的效果。结合该车型历史运用数据，走行部温度报警故障多发生在长大区间内，所以运用部门在每次调整运行图时，需要根据担当交路将列车以300 km/h 速度持续运行1 h以上的车次纳入重点监控范围，防止温度预警、报警故障发生。

3.4 运用维修重点建议

(1)外观状态检查是判断设备状态的必要手段，日常可将动车组防水胶泥、牵引电机和齿轮箱感温标贴纳入重点检查范围，发现破损胶泥、感温标贴及时补装，发现感温标贴温度变化异常时下载车载数据对牵引电机或者齿轮箱温度进行确认，提前发现故障部位，消除故障隐患。

(2)齿轮箱作为油冷部件，润滑油的品质对冷却效果起到至关重要的作用。运用中齿轮箱油曾出现过油位超限、乳化、变色、金属含量超标问题，影响了齿轮箱轴承的散热效果。为确保齿轮箱工作状态，一是一级修检查时确认油位在正常范围内，齿轮箱无漏油、渗油现象，油色正常，无乳化；二是对齿轮箱油进行油脂化验，发现金属含量超标时及时更换齿轮箱油，并做好数据跟踪，跟踪过程中再次发生超标问题则更换轮对。

(3)使用WTDS分析动车组Compact Pt100故障。Compact Pt100多次发生闪报故障，通过WTDS可以准确锁定故障部位，动车组运行中可以通知随车机械师进行空开复位消除故障，待动车组入库后更换故障部件。

4 结束语

动车组走行部对列车运输秩序、运行安全具有重要影响，通过分析动车组走行部温度故障，制定故障预防措施，对走行部预警报警故障做到可防、可控，对降低动车组故障率、提高运行品质具有重要作用。