DC600V客车充电机对轴温报警器干扰的分析

周　青，　徐希鹏，　金　伟，　杨泽迎，　王忠杰

1. 南车南京浦镇车辆有限公司　南京　210031

2. 上海市隧道工程轨道交通设计研究院　上海　200235



DC600V客车充电机对轴温报警器干扰的分析

周青1，徐希鹏1，金伟1，杨泽迎1，王忠杰2

1. 南车南京浦镇车辆有限公司南京210031

2. 上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海200235

摘要：DC600V客车在单车、编组调试及车辆使用过程中，当充电机工作时经常有轴温报警器误报警的现象。通过设备原理及故障分析，发现是由充电机干扰造成的，并提出了将电缆线屏蔽层接地的解决方案。

关键词：充电机； 轴温报警器； 干扰； 屏蔽层； 接地

Abstract：As the charger is working, DC600V is frequently found that the hotbox alarm will generate false alerts whether this type of train is in a single vehicle mode or formed vehicle for commissioning or vehicle servicing. By analysis of the working principle and equipment failure, we find that the cause comes from the interference of the charger and the proposed solution is to earth the shielding layer of the cable conductor.

Key Words:Charger; Hotbox Alarm; Interference; Shielding Layer; Earthing

KZS/M-Ⅱ型铁路客车集中式轴温报警器(轴报器)是根据铁道部要求最新研制的用于铁路客车轴温监测和报警的高技术产品，它采用最新的微型计算机芯片，具有结构简单、工艺先进、可靠性高、抗干扰能力强等优点，采用分布式结构，发生故障时可独立正常工作；传感器智能判断且显示清晰直观；具有时钟和记录功能，便于随时查阅。从理论上看，该轴温报警器在使用中不应该存在任何问题，但在实际使用过程中，尤其在单车、编组调试及车辆运行过程中却经常有误报的现象。

1轴温报警器

1.1　原理

“集中轴温报警”的原理框图如图1所示，它采用高性能的微型计算机为核心，完成信号检测处理、温度数据的采集、数据的传输与显示。

当使用数字式传感器时(DS1820)，计算机不断地向数字式传感器发出温度转换命令，然后检测传感器温度转换是否完成，当温度转换完成后，则对读取的温度进行比较。如果不正确，则重新读取。

当使用模拟式传感器时(TKZW-1T)，由传感器输出的信号经计算机进行控制处理。首先，模拟式传感器所产生的电压信号通过A/D转换为数字信号，计算机读取转换后的数字信号进行数字滤波，对经过滤波后的数值进行计算处理，转换为温度值。

仪器把温度值送到显示屏显示，同时对得到的温度进行判断，如达到所规定的报警温度即进行声光报警，并将有关信号通过调制解调器送出，使其它车厢亦进行报警，并显示其超温的车厢、轴位和轴温，达到集中监测的目的。该仪器根据需要，可以连接IC卡轴温数据记录仪，实现轴温监测的自动化。

1.2　轴温报警器主要技术参数

① 测量温度范围： -45～+125℃(模拟式传感器)；-45～+125℃(数字式传感器)。

② 温度测量精度： ±1℃(环境温度20~90℃); ±2℃(环境温度<20℃或>90℃)。

③ 温度测定路数： 8路轴温，1路环温。

④ 定点延时： 30±2s。

⑤ 报警温度： 定点报警时： 90±2℃；跟踪报警时：C+40±4℃(C为环境温度)。

⑥ 报警方式： 声光报警，所有仪器同时显示车厢顺位号、超温轴位的轴温、有多少轴位同时超温，报警时循环显示所有报警点轴温。

⑦ 车厢数： ≤20。

⑧ 传感器： TKZW-1T型或数字传感器DS1820。

⑨ 电源电压： 直流35～140V。

⑩ 载波车线： 两根广播线或两根专用线及车体。

1.3　使用方法

按图2将传感器、载波线、外接声光报警器线和电源线连接好，传感器要注意极性，检查无误后，仪器即可正常工作。

图1　轴温报警器原理图

图2　轴温报警器使用方法

2充电机

110V电源是为25T型客车研制开发的，是新型DC600V供电列车上的重要设备。它将机车提供的DC600V电流，经过滤波、逆变、隔离降压、整流后，经二极管输出隔离，额定输出8kW/DC120V电流，供给客车照明、110V蓄电池充电及客车其它110V负载使用。

2.1　原理

由DC600V干线取来的电流经过EMI滤波、LC直流滤波送到由IGBT模块作开关管的半桥逆变电路，该电路将DC600V逆变成高频方波，经高频变压器隔离、降压，再经过全桥整流电路整流，LC输出滤波，EMI输出滤波、二极管输出隔离，最后输出标称8kW/DC120V，用于驱动本车负载、干线负载以及给本车蓄电池充电，并根据电池箱内温度自动调节电压。系统装配有EMC滤波器和浪涌保护装置，如图3所示。

图3　充电机工作线路图

2.1.1充电机的UI-充电特性

充电机的输出电压和电流受到控制，电流被分成两部分： 负载电流(+110、L+)和充电电流(D+)，当蓄电池电压低于120V(可调)时，充电电流被限制在25A，蓄电池电压慢慢升高，直至升至120V，电压开始恒定不变，然后充电电流慢慢减小，充电曲线如图4所示。

图4　充电机UI充电特性

2.1.2温度补偿

DC600V供电制式的25G/T型车，其充电机都有对电池进行温度补偿充电的功能。在蓄电池箱内设置一个温度传感器，可以按照TA、TB、TC所接PT100传感器自动进行充电电压的温度补偿。充电机浮充电压在118～123.5V范围内自动调节，当蓄电池箱内环境温度低于25℃时，充电电压自动调高，当蓄电池箱内环境温度高于25℃时，充电电压自动调低，当环境温度为25℃时，充电机对电池的浮充电压为120±1V。

2.2　充电机主要技术参数

主电路标称输入电压： DC600V，电压变化范围： DC500~660V；

控制电路标称输入电压： DC110V，电压变化范围： DC77~137.5V；

标称输出电压： DC119~123V(随温度补偿可调，低温环境下最高输出为DC123V,高温环境下最低输出为DC119V)；

最大输出功率： 8kW；

充电电流： ≤25A；

输出总电流： ≤70A。

3故障分析与解决措施

3.1　故障再现

(1) 当DC600V电源未接入车辆内时，轴报自检显示正常(探头显示为B型)，轴温显示正常，此时可总结轴温报警器为正常状态，排除了轴报器自身存在问题的可能性。

(2) 当接入DC600V电源，充电机开始工作后，轴报器自检显示不正常(探头显示为D型)，一段时间后轴温显示异常，其中显示5位轴温过高，轴报器开始报警。

(3) 此时断开充电机控制Q36空开，轴报断电1min后，再通电轴报自检显示正常(探头显示B型)，轴温也显示正常。

(4) 在综合控制柜内将5、7位轴报电缆线与轴报仪断开(含屏蔽层)，充电机正常工作，轴报自检显示正常(探头显示B型)。

由上述现象可诊断为是充电机干扰造成的轴报误报。

3.2　原因分析

3.2.1原因一

由于充电机启动和正常工作时对输入电源产生的高频脉动电压峰谷值小于50V，造成充电品质差，DC110V动力线(D+、-110)干扰源强，而从充电机引出的DC110V动力线(D+、-110)与蓄电池连接，蓄电池是理想的直流电源，其波形是稳定的直线，干扰信号被蓄电池吸收，无法对电池波形产生任何影响，因此蓄电池对轴报影响排除。充电机内的温度补偿线(TA、TB、TB)易被动力线干扰，检查后发现，温度补偿线与轴报的5、7位电缆在分线箱FXX01侧中部线槽的信号

线槽内布放，且用扎带扎在线槽的扎线杆上，紧密接触(图5所示为充电机原理图)，从而使充电机的干扰信号通过温度补偿线传给轴报的5、7位电缆，造成轴报器报警。

3.2.2原因二

轴报系统抗干扰能力较弱，其电缆线的屏蔽层采用的是单端接地的模式，即在综合控制柜内接地。当轴报系统中有某个电缆线的屏蔽层未接地时，易对轴报产生干扰从而报警。由于1、3位和2、4位的轴报电缆是一根整线，中间无断点；而根据图6可知，5、7位中间有断点，在分线箱FXX01端子排转接；根据图7可知6、8位也有断点，在分线箱FXX02端子排转接；由于断点的存在，易发生屏蔽层接地不良情况，但6、8位轴报线与防滑器线一起布放在中部线槽的信号槽内，由于防滑器线为弱信号线，信号线间不产生干扰，故而充电机产生的干扰只造成5、7位轴报器误报。

图5　充电机工作原理图

图6　轴报5、7位电缆图

图7　轴报6、8位电缆图

3.3　解决方案

针对第一种原因可以从充电机温度补偿线和轴温报警器信号线分离着手，将充电机屏蔽层接地，保证充电机内部的温度补偿电缆线屏蔽层接地，从而减少干扰源的输出。

针对第二种原因造成的轴报误报现象，可以对轴报系统的电缆线尾端的屏蔽层是否接地进行检查。由于综合控制柜并线施工方便，不易产生屏蔽层未接地现象；而在分线箱内施工不方便，而且屏蔽层针子大端子小、屏蔽线软易造成屏蔽层虚并现象，所以对每个轴报盒使用摇表或蜂鸣器对屏蔽层进行接地检查时，经常会发现主要是由于分线箱内屏蔽层虚并而造成屏蔽层接地不良的情况。因此，

通过排查确保屏蔽层可靠接地，可有效控制干扰源对轴报的干扰。

4总结

随着科技的进步与配套部件的日趋成熟，轴温报警器发展至今日，从最初的由乘务员手摸感知轴温到现在普遍使用的轴温检测与报警装置，飞速发展的科技要求我们今后的目标便是要做到轴温报警器零误报，这是为今后铁路运输的安全运行提供更多一层保障的必然要求。同时，在未来更成熟、更先进的技术出来之前，掌握好如今的技术并能加以改良是有现实意义的。

参考文献

[1] TB/T 2226—2002铁道客车用集中轴温报警器技术条件[S].

[2] TB/T 3063—2002旅客列车DC600V供电系统技术条件[S].

中图分类号:U260.5

文献标识码:A

文章编号：1674-540X(2015)02-036-05

作者简介：第一 周青(1989-)，女，本科，助理工程师，主要从事轨道车辆电气机械设计工作，E-mail： 13260731942@163.com

收稿日期：2015年3月