动车组蓄电池电源故障分析及处置

黄继林，李永柳

（南宁局集团公司南宁车辆段，1、高级工程师，2、助理工程师，广西 南宁 530001）

近年来因动车组蓄电池故障造成列车严重晚点、影响铁路运输秩序的问题时有发生。南宁铁路局南宁车辆段结合全局配属CRH2A/380A统型动车组实际情况，以动车组出现蓄电池亏电后如何及时处置为研究课题，重点就动车组检修、运用中可能出现的直流电源故障提出了应对措施。

1 蓄电池配置及电路原理分析

1.1 蓄电池配置CRH2A/380A统型动车组用碱性蓄电池分为控制、应急和列车无线共用，全车电池系统由6组组成，公称电压DC86.4V。2、7号车各装有一组蓄电池，3、5车号车各装有两组蓄电池。在无高压电情况下，满足辅助设备工作90min以上的容量，当来自动车组外部的供电停止应急供电时，通过蓄电池能够向车厢内照明、广播系统、前后车外部标识灯等装置提供120min以上的供电。图1为蓄电池配置局部电路系统图。

图1 蓄电池配置局部电路系统图（03车）

1.2 检测回路原理分析蓄电池电压检测回路局部电路如图2所示。蓄电池102回路通过BatN2断路器等完成闭环检测回路。动车组投入主控后，主控单元蓄电池向105（全列贯通）供电，继而使03、05、07车蓄电池接触器BatK1闭合，此时全列蓄电池向103供电。若电压检测器监测到蓄电池电压异常下降（低于DC77V），使BatN2断路器断开，蓄电池停止向负载供电，防止蓄电池亏电。蓄电池初始直流电源检测关联顺序为：Bat（蓄电池单位）→102 A→BatN2（检测电源未低于DC77V时闭合）→102线→BatVDN2(电压检测器断路器)→102AA线→BatVD(电压检测器)→102AC线→BatTD(时间检测继电器)→102AD线→BatVDR（得点触点闭合）→BatN2,完成蓄电池直流电初始直流电压检测。

图2 蓄电池电压检测回路局部电路系统图

1.3 102回路原理分析102最初由蓄电池直接提供公称DC86.4V电压。当动车组完成受电弓升弓供电取流，主断路器（VCB）闭合，辅助电源装置（APU）正常工作后，由通过蓄电池接触器BatK1常开触点将102线与103线接通，蓄电池通过辅助整流器（ARf）输出的DC100V电源对蓄电池进行充电。102线以〔T1c-1，M1-2〕、〔M2-3，T2-4〕、〔T3-5，M 3-6〕、〔M4-7，T4c-8〕组成直流取电单元。在车组投入主控上电前，各自由本单元蓄电池提供直流电，主控取后，通过BatK1触点接通103线，贯通全列车组控制用电设备。

1.4 103B加压回路原理分析为考虑在应急情况下一些必要设备能正常工作，动车组在两车头及客室内设有应急转换用设备，在非正常情况下可通过操作相关设备实现应急照明灯等用电设备工作，包括标志灯、应急灯、广播系统以及刮雨器等。在动车组无投主控取电情况下可通过操作相关应急取电 ，关 联 顺 序 为 ：102线 →BatKCN→102E→RrLpCgS→170线→RrLpCgN→RrLpCgK(得电常开触点闭合)→103B线加压→应急用电设备。实现非正常情况下直接取蓄电池组电源对设备进行供电。103B加压局部电路系统见图3。

图3 103B加压局部电路系统图

1.5 172F线加压电原理分析动车组在每节车厢设有应急通风设备。在应急情况下通过启动应急通风设备，在一定程度上可提高客室空气流动性，防止发生旅客因车内空气流动不畅导致胸闷现象发生。关联顺序为：102线→EVCN（应急通风控制）→EVCS（EVOS）应急蓄电池合/断→172（172C）→EVCKN（EVORN）应急通风控制断路器→EVCR（EVOR）→应急通风机，实现了应急通风机投入工作与停机控制。图4为172F线局部电路系统图。

图4 172F线局部电路系统图

2 故障现象分析

从上述直流电源取电、应急设备取电原理分析可以看出，动车组蓄电池发生亏电原因是多方面的，需要根据不同的因素进行分析及采取不同的措施，确保出现类似故障时能及时果断处置。

2.1 蓄电池亏电现象分析

2.1.1 主控车蓄电池单元亏电 在主控车发生蓄电池亏电或电压检测器故障投入主控取电的情况下，由于取电由主控端蓄电池单元供电，当电压不能满足取电时，由于BatVD(电压检测器)检测到低于欠压保护值（低于DC77V）动作，断开本单元BatN2断路器，车组无法取电。运行途中若主控车BatN2跳闸，会造成105线失电，5min后全列通风机停止，牵引无流。若动车组进入过分相区段时，VCB断开，主控端由于蓄电池亏电或电压检测器故障，使BatN2断路器跳闸，全列105线失电导致BatK1接触器无法保持，103线失电，全列断电触发紧急制动UB，且因全列BCU失电，动车组无法进行防滑控制，若高速运行时发生此问题，可能造成全列轮对擦伤现象。

2.1.2 中间车蓄电池单元亏电 8辆标准动车组分别在3、5车各配备并联式的2组蓄电池组。当蓄电池组出现亏电时，蓄电池电压检测监测到蓄电池电压低于77V时，断开本单元BatN2断路器，蓄电池停止向本单元用电设备提供直流电源，本单元102线失电。由于4、6车置有ACM、VCB及Pan装置，除出现前述部分故障，在102线失电后，由于102线为辅助空气压缩机供电，102线失电导致辅助空气压缩机中ACMGV风压检测装置失电，主故障显示屏报出“准备未完”，风压检测开关无法闭合，使得ACMGVR1触点断开，7B线与8C线处于断路状态，从而断开单VCB。PanUV失电，受电弓自动降弓。同时因102线失电，BatK2无法得电，导致103无法向115线供电，伴随出现本单元空调、客室灯不能工作。

2.2 电压检测器故障现象分析电压检测器主要功能作用是在蓄电池亏电或欠压（低于77V）情况下断开BatN2断路器，禁止向设备供电，保护了电气设备在低压下通电及保护蓄电池自身过度放电。当电压检测器自身存在异常现象时，可能出现自动动作等现象。简要控制逻辑为：电压检测器自身异常→BatN2断路器动作→全列105线失电→全列BatK1失磁→VCB断开情况下，全列103线失电→全列车组紧急制动。

2.3 其他相关电气元件分析在直流电源取电闭环回路中，涉及到较为复杂的控制元件，如蓄电池接触器、控制继电器时间继电器、各操作开关旋钮故障等，都可能引起蓄亏损或不能正常取电。如EVCS（EVOS）应急蓄电池合/断旋钮异常，易造成车组在无上主控的情况下应急通风机持续工作，蓄电池过度放电和出现亏电等情况。

3 应对措施

3.1 隔离电压检测器投入主控，如司机室直流电压表无直流电压显示，检查司机室蓄电池接触器断路器、2车或7车组合配电柜〖直流电源2〗、〖蓄电池接触器〗、〖电压表〗断路器闭合状态。若断路器断开则闭合，若〖直流电源2〗断路器无法闭合，检查电压检测器BatVDN断路器外观状态是否有变色、接线是否有松动等现象，然后尝试将电压检测器断路器断开，闭合BatN2断路器，投入主控取电，如取电正常，判断为电压亏电或检测器作用不良引起。操作升弓供电，待APU工作正常向蓄电池充电，观察司机室直流电压表显示电压87V以上，可尝试恢复BatVD(电压检测器)或维持现状。

3.2 应急升弓取电若为中间车蓄电池单元亏电，可尝试隔离电压检测器断路器，闭合BatN2断路器，采用便捷式应急升弓电源升弓取电。若为头车其中一端蓄电池单元亏电，可通过到04车或05车（CRH 380A为05车或06车），打开组合配电柜门，将车端解除开关打到〖解除位〗或闭合主控端司机室总配电盘中应急短接开关102B-110、102B-111排，受电弓升起正常供电后，恢复04车或05车（CRH380A为05车或06车）车端解除开关或主控端应急短接开关102B-110、102B-111排。如车组在运用状态，防止因换端后主控单元BatN2断路器断开造成全列断电触发紧急制动，可强制通过非亏电端头车蓄电池给105线加压，避免主控端单元蓄电池BatN2断路器跳闸造成的全列105线失电，引发牵引无流及紧急制动。

3.3 103B线和172F线异常加压103B线、172F线一般在应急或特殊情况下加压取电，即在车组无上主控情况下的应急取电，以满足某些必要设备工作。从电路关联原理分析，导致103B线、172F线异常加压的情况主要原因为RrLpCgS（应急灯切换）旋钮、EVCS（应急通风合）旋钮处于闭合位。103B线、172F线异常加压后，如车组无升弓取流情况下，应急设备持续工作下就导致蓄电池过度放电。103 B线异常加压可通过结合查看RrLpCgS（应急灯切换）旋钮位置与测量170线点是否加压来判断，172 F线异常加压可通过结合查看EVCS（应急蓄电池合）旋钮位置与测量172线点是否加压来判断。如是旋钮位置异常，可通过恢复旋钮，消除故障，如是触点故障，侧可通过隔离RrLpCgS（应急灯切换）旋钮进端102E线消除103B线异常加压。断开EVCN断路器，EVCS（应急蓄电池合）旋钮进端172 A失压，消除172F线异常加压。

3.4 加强蓄电池运用检修管理一是加强对相关断路器检查及管理，避免出现动车组无升弓受流状态下蓄电池长时间放电现象。二是强化定期检修，严格按照有关标准对蓄电池及各类仪表进行检查，确保蓄电池作用良好。

4 结束语

动车组蓄电池亏电造成动车组无法升弓，影响铁路运输秩序，通过上述分析及采取相应对策，可快速有效处置蓄电池亏电造成车组无法取电等问题。通过系统分析电路原理，不断积累故障处置的现场经验和应对举措，能更好地快速应急处置动车组出现的各类故障，确保动车组运行安全。