CRH5G 型动车组自动过分相故障机理分析与研究

毛魏龙

（兰州局集团公司兰州车辆段，甘肃 兰州 730000）

关键字：CRH5G 型动车组；过分相；故障分析

1 过分相概述

目前我国电气化区段铁路接触网采用单相工频25KV 交流供电制式。为平衡国家电网三相供电负荷，提高电网的电能利用效率，接触网在各独立供电区域之间建立分相区，实现换相功能。动车组因运行速度高，普遍采用自动过分相技术保证动车组安全通过分相区。自动过分相故障引发动车组带电闯分相或出分相后主断不自动闭合，将导致动车组运行晚点甚至烧断接触网，严重干扰铁路干线正常运行秩序。

通过对现场多起CRH5G 型动车组自动过分相故障典型案例进行梳理，结合深入分析电气原理图及逻辑图，形成一套体系完整的CRH5G 型动车组自动过分相故障查找处理办法，确保在一级修较短时间内快速准确查明故障原因[1]。

2 磁感应过分相工作原理

CRH5G 型动车组目前使用磁感应式过分相，其工作原理如图1 所示。

图1 磁感应过分相工作原理

动车组在向右运行过程中，通过线路上预置在分相区前后的地感器。分相区前放置2 个地感器G1和G2，分相区后同样放置2 个地感器G3 和G4。受电弓车上的四个车载感应器（T1～T4）来接收线路上的地感器磁信号。其中T2 和T4 来感应G1 和G3，T1 和T3 来感应G2 和G4,车载感应器前后相互冗余备份。CRH5G 型动车组03 和06 车各安装1 台GFX-3A 型过分相主机，用于处理T1～T4 接收到的信号，并向TCMS（列车网络系统）给出四路信号。

当动车组从左到右进入分相时，T2 传感器首先接收到G1 的磁感应信号，此时过分相主机发出进分相区预警信号，TCMS 接收该信号并执行以下指令：

（1）要求牵引控制单元TCU 切断牵引系统负载。

（2）速度大于75km/h，全列TCU 控制牵引变流器实施微小电制动，实现过分相时中压负载不断电。

（3）TCMS 发出断开主断网络信号。

如果T2 传感器未接收到G1 信号而T4 传感器接收到G1 信号，TCMS 系统仍执行以上指令断开主断，如T2、T4 均未接收到G1 信号，当车组运行至G2 处时，T1 接收到磁信号，此时过分相主机发出强制断开主断信号，主断被强制断开。如果T1 未接收到G1 信号而T3 接收到G1 信号，车组仍执行强断指令。当自动过分相装置故障（包括传感器T1～T4）时，发送一个故障信号给TCMS 系统，提示司机手动过分相。

3 自动过分相电气原理及控制逻辑分析

3.1 电气原理分析

CRH5G 型动车组采用GFX-3A 型自动过分相主机，接收TCMS 系统反馈的车组方向信息，采集本车T1～T4 共计4 个车载感应器信号，向车组TCMS 系统发送预断、强断及恢复主断信号，原理如图2 所示。

图2 自动过分相主机

受电弓升起车厢27K04 接触器闭合，为本车自动过分相主机接受磁钢过分相信号提供前提条件，因此，非升弓车厢过分相主机仅仅处于待机状态，不参与过分相控制，原理如图3 所示。

图3 自动过分相主机信号输出

过分相时升弓车接收到地面预断信号时26K06 动作，网络控制主断断开。26K06 延时3s断开，通过26K15 导通26K19 并自锁，实现分相区中压管理，速度大于75km/h 时通过硬线控制牵引变流器投入微小电制动，保证中压负载不断电。当接收到地面强断信号时26K07 动作，26K16得电并自锁，断开主断三级硬线环路，确保主断彻底断开，安全过分相，进出分相接触器动作原理如图4 所示。

图4 自动过分相接触器动作原理

当接收到出分相信号后26K06 再次动作，MPU控制RIOM 输出高电平信号使26K20 动作解除26K19 自锁，从而中压管理清零，变流器撤除微小电制，同时MPU 控制RIOM 输出高电平信号使26K18动作解除26K16 自锁，恢复主断三级硬线环路，主断闭合，至此实现自动过分相功能。26K18 及26K20动作控制如图5 所示。

图5 26K18 及26K20 动作控制

3.2 控制逻辑分析

RIOM 首次采集到26K06 预断信号enterneu置1，采集到26K07 强断信号且CLT 检测处于有电区时enterneuforce 置1，enterneu=1 或enterneuforce=1 时MPU 置位trane=1，车组进入分相区，断开主断。

RIOM 采集到26K06 第二次动作，exitneu 置1，MPU 置位trane=2，车组退出分相区，RIOM 输出tzrecoverydjdo 高电平信号驱动26K18 得电动作，恢复主断，完成自动过分相。

司机手动操作合主断按钮或进行空载测试时，exitman 置1。当enterneu=0 或exitman=1 时，MPU 置位trane=0，车组处于有电区。确保出分相主断不自动闭合时司机可手动操作通过26K18 和26K20 再次动作，解除中压保持并确保主断闭合，逻辑控制如图6 所示。

图6 自动过分相逻辑控制

4 自动过分相常见故障分析

CRH5G 型动车组自动过分相故障总体分两大类：一是分相前主断不自动断开，二是过分相后主断不自动闭合。发生自动过分相故障，入库后优先使用磁铁对过分相磁感应装置及主机进行模拟过分相试验，优先排除磁感应装置及主机的故障[2]。

排除主机和磁感应装置故障后，可下载MPULT 数据确定故障详细时间（精确到秒）及相关故障报文，下载DDU 过程数据进行解析，分析故障时间点相应RIOM 变量，结合电气原理图对自动过分相控制部件逐一排查，锁定故障点。

4.1 主断不自动断开故障

分析以上原理图及逻辑图，总结过分相自动断主断的条件有：

（1）数字输入信号tzfordjopendi36=1 或tzfordjo pendi37=1 产生预断信号；

（2）数字输入信号tzcomopendjdi36=1 或tzcomopendjdi37=1 且CLT 检测在有电区，产生强断信号。

只要上述条件中，预断或者强断有一个输出高电平1，即可自动断开主断，实现自动过分相。

当出现自动过分相主断不自动断开时，可通过以下进行查找：

（1）受电弓升起情况下，检查受电弓升起车QEL柜内27K04（受电弓条件接触器）是否吸合，该接触器吸合是26K06 动作进而产生预断或强断信号的前提条件。

（2）换向手柄置非0 位，检查受电弓升起车QEL柜内方向接触器26K12 或26K13 是否有一个吸合，若吸合表明正常。若未吸合，更换相应方向接触器。

（3）行车过程中可观察速度大于75km/h 时，如过分相时主断可自动断开但中压不保持，则判断此次过分相时预断信号未发出，由强断信号断主断，导致车组未进入中压保持模式，更换26K06。

（4）若以上检查均正常，则考虑过分相主机偶发性故障，可预防性更换过分相主机并持续追踪车组过分相状态。

4.2 主断不自动闭合故障

（1）若26K06 分相区动作，其变量tzfordjopendi由0 变1 变化两次，说明26K06 正常，若26K16 自锁良好，则过分相中压管理正常，主断不闭合可检查26K18 状态。

（2）若26K06 仅动作一次或未动作，其变量tzfordjopendi 由0 变1 一次或一直等于0，则出现过分相时中压不保持或主断不自动闭合，更换26K06即可。

（3）若26K18 不得电或常闭触点卡滞会导致主断手动也无法不闭合，途中需换弓维持运行，入库更换。可进一步分析DDU 数据，若tzrecoverydjdo36=1 或tzrecoverydjdo37=1 说明26K18上口有电，可监控tzcomopendjdi由0变1后是否重新归0，若一直为1 说明为26K18 自身问题；可进一步间接监控控制变量tzintgfx3adi 由1 变0 重新变1，若为0 在排除26K18 基础上可判断为26K16 自身卡滞问题。

若以上检查均正常，则考虑过分相主机偶发性故障，可预防性更换过分相主机并持续追踪车组过分相状态。

对于过分相主断不自动断开或闭合故障，其原因也有地面设备故障的可能。可以对故障信息进行梳理，若特定区段特定分相经常出现该故障，可联系电务部门检查地面设备。

5 应用效果

CRH5G 型动车组配属我段以来，多次发生自动过分相故障问题，现场处理故障时主要将目光集中在自动过分相主机方面，未能结合车载数据深层次分析故障发生原因。要逐步实现动车组自主检修，必须主动上手，分析原理，彻底解决现场生产中存在的一些技术方面难题。

该故障解析办法贴合CRH5G 型动车组运用检修现场实际，通过收集总结各类典型故障案例，利用动车组完善的车载数据功能，充分发挥数据优势，通过原理分析结合车载数据再现动车组故障，精准定位故障点，大幅提升CRH5G 型动车组自动过分相故障查找效率，提升动车组运用品质。