高速动车组控制电路偶发性故障诊断方法研究

刘丹、 胡俊祥、李光磊

摘要：高铁运行安全风险源识别、判断、控制是确保高铁运行安全的重要保障。本文通过对道速动车组控制电路偶发性故障诊断特点进行分析，判断高速动车组控制电路偶发性故障原理，诊断此类故障的方法和检测设备，并进行准确分析，采取有效措施，提高故障的诊断水平，完善高速动车安全体系建设，保证动车安全行驶。

关键词：高速动车组；控制电路；偶发性故障；诊断方法；技术分析

前言：高速动车组对于搭建综合交通体系，提高传统铁路的运输能力，促进区域协调发展，推动生态文明建设意义重大。高速动车组系统复杂，一旦出现故障会对运行产生不利影响，针对可能导致高速动车组运营的因素，加强对故障的监测与监测制度，充分掌握运营状态，出现故障及时处理，保障高速动车正常运行。

1. 高速动车组控制电路偶发性故障简述

高速动车组是一种高速移动的客运设备，具有集成度高、运行环境复杂、承载量大等特点，其中的控制回路作为动车组控制神经的关键，控制器件多、接点回路多，在磁场复杂、短时间内快速移动的冲击震动下，，控制回路中的半导体元件、电路连接容易出现故障，由此问题引发的各种故障，因为控制系统复杂、问题出现具有偶然性，在检测时易出现盲点，维修较费时间，影响动车的正常运营。因此，有必要根据控制回路结构和故障特点，研究类似故障的处置方法，保障动车安全。

2. 高速动车控制回路的设计原理

高速动车组的控制回路由多级控制回路组成，整个控制回路的接触器、续电器等半导体元件众多，会路线贯穿于整个动车组，回路中包含多个压接线路及连接器，具体原理如下：由一个总控制回路及多个分支控制回路组成，总控制回路相当于大脑，各个分支都由它控制，任何分支出现故障总控制回路都能在第一时间发现，从而提出解决措施，消除故障^[1]。

3. 高速动车组常见的故障种类及特点

常见的故障种类有以下几种：一是高频震动而引发的接线点接触不良导致的指令断联；二是继电器接触点在高频震动下的接触不良触发的指令失联；三是半导体原件在复杂空气环境中瞬间介质不良导致指令失灵；四是典型的故障波形。

高速动车常见故障的特点：一是故障发生具有瞬间性和偶然性。控制回路瞬间出现中断或异常输出，造成故障持续性的实践非常短，未等维修人员检测，故障已经隐蔽或暂时消失。二是故障检测不易实现。由于动车运行环境复杂，常常处于深山沟壑等滴修行复杂地区，因此要想实现通过模拟环境找到故障，或者在静态下寻找故障都是难上加难的。三是影响动车的运行顺序。动车组控制回路控制整体动车间中断或异常输出,动车组控制整趟动车的牵引和制动，控制回路异常极易导致停车晚点事故。四是故障隐藏较深、不易查找。故障具有隐蔽性的特点，往往在一定时期内的特点环境下，才能完全发故障，正常情况下故障“隐身”，不易查找，为动车后续运行埋下祸根^[2]。

4. 高速动车组故障检测系统

一是轨道检测。具有轨迹距离、轨迹方向、轨迹高低等轨道几何参数检测功能，采用连接式系统检查，，解决了轨道长波不平的精确精测难题，实现了精确检测；二是弓网检测。结合几何参数、弓网动态连接、接触线损耗等，实现高速图像的极速处理，提出非线性影响模型，实现接触网与弓网的参量结合；三是轮轨动力学检测。其中包括车体瞬间加速、轮轨相互作用力、测力轮高度运行等长期连续检测，以此评估轨道；四是通信检测。地球磁场各地都不相同，动车组穿行于各地，遇到的磁场也不相同，实时通信检测有助于动车安全；五是信号检测。建立专门的轨道电路，信号采集和实时分析相结合，解决了动车在不同地域的信号不同问题；六是综合系统。系统利用多种定位实现了精确定位，空间同步、时空校准不再是梦。

5. 高速动车运营状态监控

高速动车系统以网络信息为平台，以现场总控、故障诊断、无线传输、专家会诊、数据收集等为依据，以动车组运营安全为目的，实现其主要装备的实时动态检测、数据收集、网络传送、故障处置、实时监控、安全防控等功效，保证高度动车安全。

（一）车载监控系统

车载监控系统，主要检测动车组运行性能、功能何主要零部件的状态，进行故障，从而显示故障发生的部位，实现动车组运行实时追踪监控及报警预测。车载监控系统具有收集信息、处理信息、综合判断、故障解除及故障数据恢复等功能，提高了动车组安全性，通过设置重要零件和关键装备的各种传载器，实现了检测速度、压力、电流、电压、温度等系数的实时传送，列车行走、牵引传输和列车制动等的运行状态都是车载监控系统的一部分，网络监控系统将列车统一于一个整体监测系统之下。根据遥感器的监测与检测，对传送回的信息进行综合判断，从而确定故障等级和程度，提示动车驾驶员采取何种方式解决，必要时实施紧急制动，让列车就近停靠，全员下车，保障故障不会导致更大安全事故，降低安全隐患，从而排查故障，实现列车安全

^[3]。

2. 远程监控系统

车载监控系统设备主要负责采集车载网络系统中的实时运营状态数据及故障报告数据，将动车的运行位置、速度、人员状况、动车温度等信息通过无线传输技术实现车载监控信息落地和远程传输，实时掌握动车组的信息及故障情况，实现真正意义上的远程监控。通过远程监控实现地面与动车的实时保持联系状态，为出现故障时地面能够及时有效的采取措施，指挥动车驾驶员如何操作，与其他动车组进行信息互换，保障其他动车安全^[4]。

结语：

综上所述，目前，我国已是高速动车大国，规模扩张较快，因此，要充分做好各种检测、监控等，做好风险防控是首位的。上述方法实现了对动车组庞大的控制电路偶发性故障的检测，通过对数据的仔细分析，逐步缩小故障区域，查找故障，提高了故障的诊断水平，保证高速动车运营安全。

参考文献：

[1]陆晓峰;. 基于FTA与多层次模糊神经子网络的轨道电路故障诊断方法研究[C]// 铁路信号维护管理学术交流会. 0.

[2]李晓峰, 李国栋, 宋春元,等. 基于实测钢轨廓形的高速动车组车轮踏面外形优化研究[J]. 铁道车辆, 2019(8).

[3]李国栋, 曾京, 李晓峰,等. 基于变轨距高速动车组适应性的动力学性能分析[J]. 机车电传动, 2019(5):20-24.

[4]弓海斌. 某型高速动车组牵引变流器主风机叶片故障分析及优化设计[J]. 铁道车辆, 2019(12):17-19.

作者简介：

刘丹（1987.09-），男，吉林省长春市，中车长春轨道客车股份有限公司，技师，研究方向：高铁动车制造及检修。