CRH2E型动车组自动降弓故障原因分析及措施

韩利超 上海铁路局上海动车客车段

自2011年7月至12月，上海铁路局CRH2型动车组在线运行共发生5起受电弓自动降弓故障。经统计，2011年7月以来，全路CRH2型动车组共发生22起同类故障。经讨论分析和调查研究，发现主要是CRH2E型动车组受电弓自动降弓故障的原因与线路干扰有关。

1 故障现象及分类

动车组在运行途中受不明原因自动降弓，司机按规定停车后，随车机械师下车对受电弓进行外观检查，无异常后重新升降弓或换弓运行后均能使故障消除。

总结分析全路CRH2型动车组22起受电弓自动降弓故障，原因主要有以下四类：①受电弓运行中受飞鸟等异物击打，造成碳滑板漏风、风管断裂等，共9起；②司机误操作，已确认2起；③受电弓控制阀板本身质量问题，共3起；④其他原因8起。排除异物击打、司机误操作或磨耗到限导致的碳滑板漏风、管路漏风等非车辆设备故障，受电弓其他原因的自动降弓主要集中在CRH2E车型，发生故障的区间以京沪线或京沪跨线为主。

2 故障原因初步分析

2.1 CRH2E动车组的受电弓升降弓过程

CRH2E动车组的受电弓控制电路见图1。以前弓为例，升降弓逻辑有以下过程：

(1)升弓过程：操作升起受电弓开关(PanUS)后，升起受电弓的指令106X线或者106Y线被加压。对于加压106X线、106Y线中的哪一个，由受电弓的切换开关（PanCGS）进行选择。106线被加压后，PanUR被励磁，PanUR的常开接点处于关闭的状态，如果没有输入降下受电弓的指令(PanDWR非励磁)，受电弓上升电磁阀被励磁，受电弓上升。

(2)降弓过程：操作降下受电弓开关(PanDS)后，受电弓下降指令107线被加压，同时VCB断开指令8线被加压，降下受电弓继电器(PanDWR)被励磁，PanDWR的常闭接点处于打开状态，使PanUV成为非励磁，受电弓降下。

图1 CRH2E型动车组受电弓控制回路

2.2 受电弓自动降弓的原因

根据受电弓控制回路及升降弓控制原理分析，受电弓自动降弓主要有以下三种原因。

2.2.1 司机误操作

由于CRH2E型动车组司机操纵台"VCB断"按钮和"降弓"按钮紧邻，司机在行车过程中目视前方，进行手动过分相时，容易误操作"降弓"按钮，导致受电弓降下。

2.2.2 受电弓漏风、压力不足等造成的ADD保护性降弓

根据调查情况，上述8起受电弓自动降弓的动车组回动车所检修库检查后，受电弓供风情况正常，排除此原因。

2.2.3 降弓控制回路在列车运行中受干扰导致降弓

CRH2E型动车组为200 km长编卧铺动车组，为16编组车辆，降弓指令线107线贯穿全列。在车辆通过分相区或者进出站道岔集中区（牵引启动或者再生制动）时，由于负载突变或线路回流不畅等原因，容易在控制回路107线中产生较大干扰，当干扰电压的幅值达到降弓继电器最低动作电压，持续时间达到降弓继电器的响应时间时，就会造成继电器误动作，受电弓自动降下。

3 故障处理阶段措施

（1）制定受电弓关键环节卡控措施，联合受电弓专业厂家制定专项点检表，对升降弓回路的配电盘接插件、控制阀板、车顶受电弓碳滑板等部件进行重点监控。

（2）针对司机操纵台"VCB断"按钮和"降弓"按钮相邻容易造成误操作的现状，主机厂通过设计验证报铁道部后进行了变更，将"降弓"按钮与"恒速切"按钮位置进行了对调。

（3）成立专门攻关小组，制定故障排查方案，并于9月底在CRH2140E、CRH2123E上安装监控仪器，采集受电弓异常信息。该故障具有一定的发散性，安装监控仪器的两列动车组并未发生自动降弓故障。

4 故障进一步分析

从2011年10月份下旬起，CRH2E型动车组自动降弓故障仍在发生，进一步扩大跟踪车辆，先后在CRH2138E、CRH2126E等10列CRH2E型动车组上安装仪器，进行数据记录，并陆续捕捉到异常信息，初步确定自动降弓与线路异常干扰有关。

表1为2011年11月15日通过监测设备跟踪CRH2131E、CRH2126E两列动车组的受电弓指令线信号记录。

表1 动车组的受电弓指令线信号记录

京沪线路之间的受电弓正常操作都在到达终点站进行受电弓换端操作时进行，计数器次数肯定小于10。由上表可看出，而实测高达200多次的受电弓指令线信号肯定为干扰。

图2为CRH2140E动车组降弓指令线107线的记录波形。

图2 CRH2140E拔取主控时107线波形

在上海进行动车组模拟操作，也检测到受电弓指令线107电压受到异常干扰。通过测试发现，贯穿全列的降弓指令107线，在进行司机操作时，随着直流负载的加载，会出现存在异常干扰，干扰呈现最大幅值73 V左右，0.2 ms宽，总宽度2.5 ms左右的脉冲群形式，并伴有幅值20 V左右浪涌脉冲。根据降弓电路设计，73V的干扰信号如果持续时间过长，就足以造成受电弓降弓继电器的动作。

5 制定解决措施

根据上述电路分析以及前期现车检测和库内模拟测试结果，就消除干扰对降弓回路的影响确定改进方案：对降弓控制电路优化设计，通过增加延时动作功能消除异常干扰误动作。

方案基本电路和控制原理见图3，其抑制干扰原理如下：

根据目前线路监测获得的干扰脉冲特性，干扰脉冲为毫秒级。在降弓控制回路中增加降弓延时继电器PanDRT（延时动作时间初步定为1 s，可调整），当107线被干扰得电，得电脉宽小于1 s时，延时继电器PanDRT不得电，同样降弓指令继电器PanDWR/PanDWAR不会得电，升弓指令继电器PanUR保持得电，受电弓一直保持升弓状态。

图3 受电弓控制回路增加延时继电器

通过上述调整"VCB断"和"降弓"按钮位置以及在受电弓控制回路增加延时继电器方案，实现防止司机误操作和抑制干扰功能，解决了CRH2E型动车组受电弓自动降弓问题。