关于CRH1型动车组轴温检测系统问题研究

黄凯　邵迥

摘 要：动车组的轴温检测系统在列车运行过程中持续监控车辆走形部轮轴的温度状态，一旦温度有超温或者超温趋势，列车会发出预警及报警信号，列车控制系统根据温度状态将对列车进行限速或者施加制动等措施进行实时控制[1]。在行车过程中若轴温检测系统发生故障，实时反馈的温度出现错误，将对列车行车造成极大的安全隐患[2]，本文从实际故障出发，对列车运行过程中报出轴温预警、超温故障原理及原因进行深入分析，得出故障结论及相应解决措施，对CRH1型动车组轴温故障有效处理，降低轴温系统故障率，保障动车组安全稳定运行有一定指导意义。

关键词：轴温监控系统；CRH1；TCMS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.053

1 问题描述

2018年7月，CRH1型动车组运行中04车报1、2、3、4轴所有轴位轴温传感器故障，05车报2、3、4轴所有轴位轴温预警、超温故障。

2 原理分析

2.1 CRH1型动车组轴温相关控制机理

2.1.1 轴温监控系统概况

CRH1型动车每个单车设有1个轴温转换模块和8个轴温传感器（对应8个轴箱轴承），轴温信号通过轴温转换模块将数字信号转换为模拟信号，再分别通过两个AX模块传送给列车控制系统（TCMS）。

2.1.2 轴温传感器故障判断机理

在用于轴温监控的AX通信正常前提下，轴温低于-45℃超过35S即报出轴温传感器故障，30分钟内发生2次及以上，故障会被自动保持，主控复位可以清除保持信号。

轴温传感器故障时，该轴温信号同时被置为“无效”。

2.1.3 “平均温度”计算

单元组平均轴温=本单元内所有“有效”的轴温之和/有效的轴温数量

每个单元组平均温度由本单元组TC CCU计算，并用于本单元轴温判断。

2.1.4 轴温预警/超温判断机理

在轴温有效的前提下，满足以下任意一种条件超过30S后即报出轴温预警故障。

（1）-10℃≤环境温度≤30℃时，轴温–环境温度>50℃；

（2）轴温>50℃时，轴温–平均温度>40℃；

（3）环境温度<-10℃时，轴温>40℃；

（4）环境温度>30℃时，轴温>80℃。

轴温超温故障判断机理与预警故障类似，仅是在预警的温度标准上增加10℃。

2.1.5 轴温超温保护及复位

（1）轴温超温并保持超温30S以上时，列车会自动施加7级常用制动直至停车；

（2）轴温超温故障只要报出，即保持在系统内部直至人为清除；

（3）IDU上设有“复位报警器”和“释放连锁”按钮。

对于超温后温度又恢复正常的故障，可以通过“复位报警器”按钮进行复位，用于清除故障；对于超温停车后温度仍处于超温状态的故障，可以通过“释放连锁”强制解除软件造成的7级常用制动。

3 故障原因分析

3.1 ODBS数据分析

19：07：32秒，05车2、3、4轴6个轴位全部报出“轴温预警故障”，持续6S，如图1所示。

19：07：32秒，05车2、3、4轴6个轴位同时报出“轴温超温故障”，持续72分，如图2所示。

19：07：37秒，04车1、2、3、4轴8个轴位同时报出“轴温传感器故障”，故障一直没有结束，如图3所示。

04车1、2、3、4轴8个轴位轴温传感器故障的环境数据显示，故障传感器显示温度均为-87℃，如图4所示。

05车2、3、4轴6个轴位超温故障的环境数据显示，当时列车“平均轴温”为-17.9℃，如图5所示。

3.2 04车轴温传感器故障分析

04车所有轴位温度由同一个轴温转换模块监控，04车所有轴位显示为“-87℃”，并报出“轴温传感器故障”，故障持续存在至更换轴温转换模块。为此，确认04车轴温传感器故障的根本原因为轴温转换模块内部故障。

3.3 05车轴温预警、超温故障分析

故障发生时，故障单元轴温平均温度为“-17.9℃”。当时相关轴温记录梳理如图6：

（下转第12页）

（上接第59页）

单元组平均轴温=本单元内所有“有效”的轴温之和/有效地轴温数量，环境数据中平均轴温为-17.9℃说明04车错误的轴温参与了平均轴温计算。

轴温传感器故障（有效）判断机理参见2.1.2，其过滤时间为35S；轴温预警、超温判断机理参见2.1.4，其过滤时间为30S。这5S的时间差造成了错误的轴温（-87℃）参与了平均温度计算（拉低了平均轴温），最终触发单元组内邻车误报预警、超温故障。

5S后，由于04车轴温被自动置位“无效”，不再参与平均温度计算，平均轴温计算恢复正常，预警故障自动消失，而超温故障因为软件设置而持续存在直至断电复位或者按下“复位报警”按钮。

综合以上，05车轴温预警、超温故障根本原因为轴温传感器故障和轴温预警、超温故障参数设置不匹配。

3.4 故障分析结论

3.4.1 针对04车轴温转换模块故障

確认为制造质量问题，故障轴温转换模块返回供应商分析，确认故障原因为内部电源模块烧损。

3.4.2 针对05车轴温预警、超温故障

确认为TCMS软件设计质量问题。原因为短编组不锈钢动车组在优化TCMS（12.1.0.0）软件、增加轴温预警功能时，相关参数调整不当，具体如下：

目前在用的14.2.3.0版本TCMS软件中，轴温预警、超温故障参数分别为PLHBPAON=30S，PLOVTTON=30S；轴温传感器（有效）故障参数为PLOORTON=35S。

12.1.0.0版本TCMS软件中，增加轴温预警功能，轴温预警、超温故障参数分别为PLHBPAON=30S，PLOVTTON=30S；轴温传感器（有效）故障参数为PLOORTON=35S。

9.0.0.0版本TCMS软件中，轴温超温故障PLOVTTON=60S（当时无预警功能）；轴温传感器（有效）故障参数为PLOORTON=35S。

总结：9.0版本软件中，虽然轴温“有效”参数有所调整，但仍远小于“超温报警”参数，列车不会报出上述故障；自12.1版本软件开始，“超温报警”参数由60S调整为30S，而“有效”参数维持35S不变，这是误报故障的根本原因。

解决措施为组织优化TCMS软件，调整过滤参数，避免类似故障重复发生。

4 结论

此次由单个轴温转换模块问题导致的单元组内临车误报预警、超温故障主要原因为以下两点：

（1）轴温传感器硬件故障导致采集温度错误并参与计算，导致其他车也误报预警、超温故障。

（2）软件参数调整导致错误采集的温度未被过滤掉而参与到逻辑计算中，报出故障。

由此可见，在列车轴温故障的处理及分析中，要从故障原理出发，结合故障数据，从硬件及软件多方面分析，保证故障彻底、有效地处理。

参考文献：

[1]张曙光.CRH1型动车组[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[2]陈刚车，任光胜.辆轮对状态在线检测系统研究[J].城市轨道交通研究，2012（10）.