(中車株洲電力機(jī)車有限公司動(dòng)車組系統(tǒng)研發(fā)部，湖南 株洲 412001)

1 問題概述

2019年9月26日某型DMU-T04列車在終點(diǎn)站拆返時(shí)突然斷激活，司機(jī)多次償試重新激活車輛未果，列車被迫暫時(shí)下線。售后人員趕至現(xiàn)場，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)MC1車蓄電池箱保險(xiǎn)跳開、MC2車蓄電池電壓饋電至38.5 V、車輛各系統(tǒng)電路無短路情況、MC1車蓄電池電壓為109 V，電壓值在正常范圍。根據(jù)上述情況，復(fù)位MC1車蓄電池箱保險(xiǎn)，重新激活車輛運(yùn)行。本文將結(jié)合現(xiàn)場反饋現(xiàn)象及列車欠壓檢測原理進(jìn)行原因分析，并針對(duì)問題提出有效的解決方案。

2 原因分析

某型DMU動(dòng)車上直流供電電路簡圖見圖1，一列車布置2個(gè)充電機(jī)和2個(gè)蓄電池，分別布置在列車的2個(gè)頭車，在每個(gè)頭車上，蓄電池和充電機(jī)并聯(lián)輸出直流DC110 V，2個(gè)頭車的直流供電也采用并網(wǎng)供電。列車正常運(yùn)行時(shí)，車載直流負(fù)載由充電機(jī)供電，當(dāng)充電機(jī)故障時(shí)，車載直流負(fù)載由蓄電池供電。

充電機(jī)工作的控制電和監(jiān)控電壓均來源于本端蓄電池，充電機(jī)內(nèi)部設(shè)1個(gè)監(jiān)控模塊，該模塊實(shí)現(xiàn)蓄電池欠壓檢測，檢測原理為：監(jiān)控模塊中的欠壓檢測的干節(jié)點(diǎn)COM從列車110 V永久負(fù)載母線取電，當(dāng)采樣電路檢測蓄電池電壓大于77 V時(shí)，繼電器K不工作，繼電器K的常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，77 V欠壓信號(hào)為高電平；當(dāng)采樣電路檢測蓄電池電壓低于77 V時(shí)，繼電器K工作，繼電器K的常閉觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，77 V欠壓信號(hào)為低電平。

結(jié)合充電機(jī)的基本原理，對(duì)現(xiàn)場現(xiàn)象分析如下：MC1車蓄電池?cái)嗦菲鲾嚅_，MC1車充電機(jī)因缺少控制電而無法啟動(dòng)，監(jiān)控模塊內(nèi)的繼電器K不工作，77 V欠壓信號(hào)仍為高電平；MC2車蓄電池供整車負(fù)載供電，當(dāng)MC2蓄電池電壓低于77 V，MC2充電機(jī)的77 V欠壓信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，但由于此時(shí)MC1車的77 V欠壓信號(hào)仍為高電平，因此車輛欠壓繼電器仍得電，串聯(lián)在列車激活回路中的車輛欠壓繼電器的常開觸點(diǎn)一直閉合，導(dǎo)致列車一直未斷激活，直至MC2車蓄電池電壓低于38.5 V，該電壓低于車輛欠壓繼電器保持工作電壓，車輛欠壓繼電器失電，列車斷激活。

圖1 列車直流供電電路

3 優(yōu)化方案

為解決列車上兩個(gè)蓄電池電壓均低于77 V時(shí)，列車能夠斷激活，需對(duì)充電機(jī)內(nèi)欠壓檢測電路進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化步驟如下。

1)將充電機(jī)內(nèi)的監(jiān)控模塊內(nèi)部欠壓告警信號(hào)由當(dāng)前的常閉控制改為常開控制，目的是在監(jiān)控模塊故障或蓄電池不工作下保證此臺(tái)充電機(jī)對(duì)外告警信號(hào)輸出絕對(duì)低電平，如圖2所示。

圖2 觸點(diǎn)更改

2)充電機(jī)從故障干節(jié)點(diǎn)輸入com端串接二級(jí)管接到本端充電機(jī)功率AC/DC模塊和監(jiān)控模塊的輔助控制電源端，即在原有基礎(chǔ)上，充電機(jī)模塊的輔助控制電源增加1個(gè)供電電源即列車110V永久負(fù)載母線電壓，保證車輛在正線運(yùn)行時(shí)，本端蓄電池不工作或嚴(yán)重虧電下，外部只要有3AC400V電源，此臺(tái)充電機(jī)能工作，如圖3所示。

3)為保證本端充電機(jī)仍實(shí)時(shí)采集本端蓄電池的電壓，新增1根S+線(從采樣電路至蓄電池)，取消1根線(監(jiān)控模塊的采樣電路電壓與供電電源的連線)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控模塊內(nèi)部供電電壓和采樣電壓分開，如圖4所示。

綜上，改造后的電氣原理簡如圖5所示。

圖3 控制電源線更改

圖4 采樣及控制電源線更改

圖5 更改后直流供電電路

4 方案驗(yàn)證

針對(duì)優(yōu)化方案，仿照車輛系統(tǒng)原理搭建測試臺(tái)(如圖6)進(jìn)行功能性測試驗(yàn)證，其中充電機(jī)模擬MC1車端的蓄電池充電機(jī)，DC1和DC2分別用來模擬MC1車端和MC2車端的蓄電池，S1和S2分別用來模擬MC1車端和MC2車端的蓄電池保險(xiǎn)，110 V負(fù)載箱為車輛永久負(fù)載。

圖6 模擬試驗(yàn)電路

試驗(yàn)工況:

1)模擬MC1車蓄電池正常、MC1車充電機(jī)的監(jiān)控模塊故障不工作時(shí)，MC1車充電機(jī)欠壓信號(hào)的輸出狀態(tài)(見表1)。

表1 工況1試驗(yàn)結(jié)果

測試方法：閉合MC1車蓄電池熔斷器模擬開關(guān)S1，斷開MC1車充電機(jī)監(jiān)控模塊的供電電源線使監(jiān)控模塊不工作(此時(shí)顯示屏應(yīng)不亮)，調(diào)節(jié)MC1車蓄電池模擬電源在70～137.5 V電壓范圍內(nèi)，MC1車充電機(jī)的84 V、77 V欠壓信號(hào)的輸出電壓，要求2個(gè)欠壓信號(hào)的輸出電壓均為0 V。

2)模擬MC2車蓄電池正常、MC1車蓄電池保險(xiǎn)跳開時(shí)，測試MC1車充電機(jī)84V和77V欠壓信號(hào)的狀態(tài)(見表2)。

表2 工況2試驗(yàn)結(jié)果

測試方法：閉合MC2車蓄電池熔斷器模擬開關(guān)S2同時(shí)斷開MC1車蓄電池熔斷器模擬開關(guān)S1，調(diào)節(jié)MC2車蓄電池模擬電源在70～137.5 V電壓范圍內(nèi)，MC1車充電機(jī)的84 V、77 V欠壓信號(hào)的輸出電壓，要求2個(gè)欠壓信號(hào)的輸出電壓均為0 V。

5 結(jié)語

通過分析某型DMU車輛欠壓檢測故障，同時(shí)為欠壓檢測故障提供了有效的解決方案，并就優(yōu)化方案，在試驗(yàn)室進(jìn)行了驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)本端蓄電池故障或充電機(jī)故障時(shí)，充電機(jī)上的欠壓檢測信號(hào)始終保持低壓平，從而保證當(dāng)車上2個(gè)蓄電池均虧電時(shí)，列車能夠斷激活。試驗(yàn)驗(yàn)證也為某型車輛上實(shí)物改造提供了可靠保證。