动车组轴温传感器接地故障原因分析及应对措施探讨

姜海青 邵迥

摘 要：CRH380D型动车组轴温传感器内部熔断丝接地，导致熔断丝回路断开，列车施加紧急制动停车，干扰正常运输秩序。经查原因为内部熔断丝绝缘处理不良，改进后未再发生故障。

关键词：轴温传感器;熔断丝回路断开;紧急制动停车;原因分析;改进措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.006

1 故障描述

CRH380D型动车组投入运行后，发生多起进口齿轮箱大齿轮轮饼侧轴温传感器故障导致全车热熔断丝回路断开，进而导致列车施加紧急制动停车，对高铁动车组运输秩序造成较大干扰。

2 原因分析

2.1 轴温监控系统设计原理

CRH380D型动车组轴温监控功能由分布在轴箱和齿轮箱内部的温度传感器来实现。温度传感器内部由PT100热敏电阻和热熔断丝两个元器件组成。

其中，PT100热敏电阻具有电阻阻值与温度成正比的特性，可实时监控轴温，并将轴温实时显示在IDU上，根据温升情况报出相应故障，如：

（1）齿轮轴承高温故障（B类警报）：齿轮箱内大（或小）齿轮各自的2个轴承平均温度≥115℃;

（2）齿轮轴承温度太高故障（A类警报）：齿轮箱内大齿轮的2个轴承平均温度≥130℃。

A类警报和B类警报都会在IDU上显示出来，以提醒司乘人员进行处理。

热熔断丝是作为轴温实时显示的一种冗余，只在轴箱轴承和齿轮箱大齿轮温度传感器中设有，整列车轴温传感器热熔断丝窜在一起，形成回路。热熔断丝回路的主要功能是对轴箱轴承温度、齿轮箱大齿轮轴承温度进行监控，列车TCMS系统使用数字输入输出模块MIO监控回路状态，回路形成时，MIO收到高电平，说明回路中没有轴温故障。当轴箱轴承温度高于121℃或齿轮箱大齿轮轴承温度高于184℃时，或者回路中某个温度传感器对地绝缘不良时，热熔断丝就会熔断，整个回路断开，窜在回路中的继电器41-K11，41-K12失电，使得紧急制动回路断开，车组施加紧急制动停车。单车热熔断丝回路如图1。

2.2 故障轴温传感器解剖分析

经对故障传感器解剖分析，发现故障原因均为进口传感器内部熔断丝回路绝缘膜击穿，导致绝缘失效。进一步分析根本原因为，齿轮箱大齿轮轴温传感器因設计需要，传感器探头部分不锈钢管长度达103.5mm（如图2），因长度较长，对内部PT100热敏电阻和热熔断丝绝缘处理提出较高要求。供应商德国EPHYMESS在传感器生产时，将热熔断丝和PT100热敏电阻用绝缘材料包裹后装入传感器不锈钢管内，由于对热熔断丝绝缘处理不良，且热熔断丝与不锈钢管之间使用的导热脂，对热熔断丝起不到固定作用。在车辆运行过程中，长期震动使热熔断丝与探头不锈钢管内壁不断摩擦，逐渐磨损热熔断丝绝缘层，造成绝缘下降，最终击穿接地（如图3），导致给热熔断丝回路供电的断路器断开，热熔断丝回路断开，车组施加紧急制动停车。

3 应对措施

为避免进口传感器探头内部热熔断丝绝缘处理不良问题，引进了国产传感器，并在国产传感器制造工艺上做了如下改进：

改进一：对熔断丝实施两层热缩管防护（如图4）：

改进二：分别在热缩管内注入导热胶（如图5）：

改进三：在将PT100热敏电阻和热熔断丝置入探头不锈钢管内部前，在探头内部先注入导热胶而非导热脂。相比进口传感器使用的导热脂，导热胶会固化，确保将PT100热敏电阻和热熔断丝固定住，防止振动导致的摩擦使热缩管磨损和绝缘层失效。固化后的导热胶如图6。

4 改进效果

工艺改进后的国产轴温传感器装车960只，运用里程1760万公里，未再发生热熔断丝绝缘失效导致运行中列车施加紧急制动停车故障。

参考文献：

[1]CRH380D型动车组设计原理图[S].