动车组牵引电机速度传感器典型故障研究及方案实施

2020-06-22廉永峰张培军吕志成

科学技术创新 2020年12期

廉永峰张培军吕志成

（中车永济电机有限公司，陕西西安710000）

列车在运行中，需通过速度传感器获取列车的运行速度，该速度数据可用于列车的牵引控制和制动控制，同时监控列车的运行状态，确保列车的行车安全。某型动车组牵引电机在线运行时，报牵引电机速度传感器故障，由于速度传感器在线运行故障原因复杂，可由速度传感器自身故障、信号传输中的连接故障、信号采集故障、线路干扰等引发，造成地面试验故障再现困难。速度传感器自身故障又存在可再现故障和不可再现故障，由于不可再现故障又与故障时刻的环境温度、列车速度、振动状况、电磁环境相关，这给速度传感器故障原因分析、措施制定、降低在线障数量带来困难，本文主要针对速度传感器不可再现故障进行研究。

1 背景介绍

在牵引电机速度传感器故障分析中，针对缩针现象、传感器端面划伤磕碰、连接器内电缆扭断现象、波形异常等现象，故障直观、现象明显，可实现故障再现，制定应对措施。针对无法实现故障再现情况的速度传感器故障，尤其是线路运行中存在波形时有时无的典型故障，无法制定有效措施，为进一步降低速度传感器在线故障增加了难度。为此，需要研究、制定一种方案，实现速度传感器高级修时波形时有时无故障件的筛选，从而降低潜在的在线故障风险。

2 速度传感器结构和工作原理介绍

2.1 结构介绍

牵引电机速度传感器电器结构主要由探头组件、信号处理板、输出电缆组成，详见图1。

图1 速度传感器电器结构图

2.2 工作原理介绍

该探头组件为磁阻器件，磁阻器件由4 个同型号磁敏电阻两两串联组成，共6 个接触点（见图2）；磁敏电阻由直流供电，信号端A、B 上产生直流电压；当磁场密度发生周期变化时，磁敏电阻自身阻值产生周期性改变，信号端A、B 端会有周期性正弦流信号输出，

正弦信号通过处理电路，最终获取满足检测要求的方波信号，原理框图见图3。

图2 磁阻器件结构

图3 原理框图

3 速度传感器波形时有时无故障原因确定

动车组在线运行过程中，报牵引电机速度传感器故障，地面一般性能检测无法再现故障；通过在线跟车检测实现复杂运行工况时故障扑捉、通过地面再现方案试验，实现故障复现及故障部位确定、通过故障部位拆解实现故障原因确定；最终确定这种波形时有时无现象为焊点脱焊导致接触不良所引发。

3.1 在线跟车检测

通过在线跟车检测发现一起波形时有时无故障，故障发生时刻车速为300km/h；当车速降低时，波形恢复；通过示波器在线检测实现故障捕捉，见图4。

3.2 地面故障再现

在地面试验过程中，我们将故障速度传感器安装在牵引电机上，在整个转速范围内波形无异常、无丢失；通过高温、低温、振动等多种手段，实现地面故障再现；通过传感器拆解及磁敏器件输出波形（见图3 测点1）和传感器输出波形（见图3 测点2）对比，最终确定故障原因为探头故障引起速度传感器波形时有时无，最终引起速度传感器在线故障。地面故障现象捕捉见图5。