HXD1C型机车自动过分相系统误动作分析

侯春涛

（中国铁路兰州局集团有限公司机务处，甘肃兰州730000）

0 引言

2013年以来，HXD1C型机车牵引货物列车运行通过兰新线红山堡上行线K693+660 m、古浪—柳家台上行线K199+833 m等非电分相处所时，多台机车自动过分相系统检测到异常的“预告/强迫断”信号、错误送出过分相指令、分主断。机车乘务员检查无异状并人工闭合主断路器继续运行，若在5 min内通过下一处电分相，因机车微机控制系统屏蔽“过分相分主断”信号，不送出分主断信号，存在机车带电过分相引发弓网事故的安全风险。

1 HXD1C型机车自动过分相原理

兰新线运行的HXD1C型机车自动过分相系统采用车载自动控制过分相方式，自动过分相系统将检测的“预告/强迫断”信号发送给机车微机控制系统，系统按一定减载率将牵引/制动设定值降至0、关闭辅助机组、分主断，通过分相区后，系统根据自动过分相系统检测的“恢复”信号，完成合主断、闭合辅助机组和控制牵引力平滑上升等操作，从而实现机车通过分相区时的自动化操作，大大减轻了乘务员的工作强度。

2 误动作原因分析及断网风险

统计兰新线同线运行的各型机车自动过分相情况，误动作现象主要集中在某一型号自动过分相系统上，使用仪器对兰新线红山堡上行线K693+660 m（岔心翼轨处）、古浪—柳家台上行线K199+833 m（靠近信号机）等处磁场进行检测，除K693+660 m处道岔心翼轨存在1.2 mT磁感应信号，其他各处均未发现异常。根据TB/T 3197—2008《车载控制自动过分相系统技术条件》，地面磁感应器剩余磁感应强度Br≥1.1 T，现场检测到的磁感应信号不足以触发误动作。

对引发HXD1C型机车自动过分相系统误动作的原因进行综合分析，有以下几种可能：一是为防止机车自动过分相感应接收器安装座裂损脱落加装的防脱钢丝绳影响信号接收；二是机车自动过分相系统电磁兼容性不好，送出误动作信号；三是机车自动过分相系统DC 110 V正线、地线、屏蔽线连接不规范、松动，电位异常后引发误动作；四是机车自动过分相系统检测信号门限值设定不合理，未能过滤干扰信号。

对不同厂家自动过分相系统安装方案进行对比、检查、模拟测试等，排除了前三种引发误动作的可能。通过对自动过分相系统数据记录的解析，误动作时装置接收到50 Hz/100 Hz频段、脉宽小于13 ms的干扰信号（图1），装置处理后向机车微机控制系统送出“预告/强迫断”信号。分析主要原因是机车大功率牵引时钢轨回流产生交变磁场，自动过分相系统的感应接收器线圈切割磁力线，产生幅值超过门限值的交变信号，由于门限值设定存在一定差距，未能将干扰信号有效屏蔽而引发误动作。

图1 故障时刻信号图

根据感应电动势E=nΔΦ/Δt（n为感应接收器的线圈匝数，ΔΦ/Δt为磁通量的变化率），在感应接收器和地面磁铁的相对高度确定的条件下，E与机车行驶速度有关，机车速度越高，ΔΦ/Δt也越大，感应电动势E也越大，反之越小。因此，感应电动势E是一个与机车行驶速度有关的变量，太小了易受干扰而误判；太大了，机车行驶速度低时将收不到地面信号。

同时，HXD1C型机车控制系统设定了实施一次自动过分相操作后屏蔽“过分相分主断”信号5 min的逻辑，正常牵引限速80 km/h的货物列车时，机车通过红山堡站上行线K693+660 m（距K692电分相约1 280 m）、古浪—柳家台上行线K199+833 m（距K196电分相约3 100 m）等处发生自动过分相误动作，均有可能因机车运行通过前方电分相时没有收到分主断信号，出现带电过分相烧损接触网的严重后果。

3 提升自动过分相可靠性的措施

（1）利用该型自动过分相系统感应接收器信号采用双路接收的特点，将其中一路确认时延由原来的6.4 ms延长至26.4 ms，接收电平2.4 V不变，能适应80 km/h以下速度的机车检测需要；另一路接收电平由原来的2.4 V提高到8 V，确认时延保持原来的6.4 ms不变，能适应40 km/h以上速度的机车检测需要。由于干扰信号电压均低于6 V，可以实现机车低速运行由时延屏蔽干扰，机车高速运行由电压幅值屏蔽干扰的技术要求。

（2）将机车控制系统屏蔽“过分相分主断”信号的时间由5 min调整到2 min，可以降低自动过分相误动作后带电过分相的安全风险。

相关厂家按上述措施对自动过分相控制盒及机车控制系统进行优化改进后，有效过滤了50 Hz干扰信号，现场运行稳定性明显提升。

4 下一步建议

（1）机车乘务员在非分相区遇到自动过分相误动作、分主断时，须按照牵引手柄回零、先分断主断扳钮、再闭合主断的流程，解除机车自动过分相程序后继续牵引列车。同时，在距离下一电分相较近时，为避免机车控制系统设定的2 min内不重复执行自动过分相操作可能产生的安全隐患，建议提前采取手动过分相操作，避免带电过分相烧损接触网的问题发生。

（2）针对目前LKJ系统“过分相”信号精准度较高、HXD1C型机车控制系统具备检测网压的功能，建议将LKJ系统的“过分相”、机车控制系统网压变化（25 kV—0—25 kV的变化过程）等信号纳入自动过分相的综合判定条件，消除自动过分相误动作引发的次生安全事故。