内燃机车常见微机系统信号干扰问题分析处理

中国中车戚墅堰机车有限公司 王力锋

一、微机系统及潜在隐患简介

内燃机车微机系统是机车控制的核心部件，在国内燃机主机厂较多，微机控制系统结构有所不同，但大体功能相同，直流传动机车微机控制系统一般由机车微机控制装置，调速器和微机诊断显示屏组成，通过通讯线缆连接实现通讯，因此其工作的稳定性决定了机车的整体性能。然而机车上的各设备功率大小不一，各类型线缆采用集中布置方式，运行时，交流线及功率较大线缆会产生电磁能量，机车的电磁环境非常恶劣。微机采集信号主要有两种，数字量和模拟量，主要来源于机车上的继电器和传感器，其中传感器传递的信号相比数字量都较弱，因此电磁能量会在线路上对其造成一定的干扰，其次由于机车恶劣的运行环境导致线束老化，油水污泥侵蚀等都会造成数据传输失误，使微机检测信号误差增大，甚至无法工作。为了保证机车微机控制系统能可靠稳定的工作，机车上信号线缆都采用屏蔽线，并将屏蔽层与微机柜外壳相连，尽可能减小干扰源对微机信号的影响。但微机控制系统有时还是会发生机车参数显示不准确，保护误动作等微机失控的故障。机车上电磁干扰是不可能完全去除的，因此必须解决好机车微机系统信号干扰的问题。

二、故障原因分析排查方法

微机受到干扰现象一般表现为①机车运行过程中1- 6D电机转速波动超差，造成“空转撒沙”。 ②水阻试验或自负荷试验过程中电机有转速显示。③机车正常运转过程中发生柴油机“超速报警”停机。④前后增压器转速波动大或发生“增压器超速报警”。⑤自负荷试验时电机电流显示不准确。发生此类故障时一般先从各相应的传感器状态、检测线路的绝缘状态、机车上所采用的屏蔽措施是否有遗漏，及机车布线是否符合要求等方面去排查，确认都无误后可考虑更换微机插件板。

（一）机车在运行过程中电机转速波动大，发生“空转撒沙”

案例：DF11—0039机车在正线试运过程中，当机车速度在102km/h以上时发生“空转撒沙”。观察故障现象，发现5D电机转速波动较大，相应5D电流平稳不波动。因正线试验条件限制，先更换微机柜16槽114插件板，再试，速度102km/h以上时还是发生“空转撒沙”。途中停车时，停机测量各轴位电机转速测量线路，发现5D线路对机车外壳有40KΩ阻值。回厂后重新测量检查，发现车架下部5D转速线插座内部有灰尘积聚，造成线路绝缘低。对5D转速线插座清理后绝缘值变大,重新正线试运进行验证,故障消除。发生“空转撒沙”现象时，应查看电机电流是否波动,及机车速度,判断电机是真空转还是假空转，电机电流和转速都相应波动为真空转，可降低柴油机转速减小输出功率来防止空转发生。若为假空转，电机电流不波动，电机转速波动很大。故障排查从线路的对地绝缘状态和相互间绝缘来检测判断，测量对应电机转速测量线路对机车外壳绝缘是否良好，及测量线路相互间绝缘，电机转速传感器参数和绝缘状态是否符合要求。

（二）水阻试验或自负荷试验过程中电机有转速显示

案例：DF11G—0216机车在水阻试验中发生1～6D电机有转速显示，测量各转速传感器线路对地绝缘和线路相互间绝缘及传感器参数都正常符合要求，将1～6D电机转速测量线路中屏蔽线在103微机插头上拆分开，加载16位，1～6D，但16位加载一段时间后1～6D电机又显示有转速了。观察加载到16位的全过程，前段时间电机转速不显示，说明没有产生干扰信号，后段时间有1—6D转速显示，说明有干扰信号生了，进入1～6D转速测量信号通道。在这个过程中只有前、后冷却风扇转速是从低速到高速变化的，重新加载，发现前后冷却风扇转速到800-900r/min时，1～6D开始有转速显示，随着转速升高，1～6D转速也越来越高。将冷却风扇转速线拆开后，干扰现象消失。然后分别拆分判断，当后冷却风扇转速线接入时，有干扰产生，判断后冷却风扇转速传感器及传感器插头到对接点线路有问题，将后冷却风扇转速传感器及传感器插头到对接点线路全更换，再加载16位，前后冷却风扇转速到800-900r/min时，1～6D无转速显示，待风扇转速转足后，继续16位功率15分钟后1～6D转速也没出现，故障解决。在此故障处理过程中，从故障现象到最终问题解决，故障现象与处理问题点都不对应，说明干扰发生的随机性，在处理故障时要观察全面。

（三）机车正常运转过程中发生柴油机“超速报警”停机

案例：DFz11—0003A机车在机务段运用中发生柴油机“超速报警”停机，赴段处理，检查机车绝缘、转速测量线路，发现屏蔽层不通，插头内26脚插针屏蔽线脱落。造成屏蔽层有断点，抗干扰性能变差。重新压接插针，进行自负荷试验，试验多次，并跟车观察，“超速报警”一直没有出现，故障处理完成。此故障说明机车电磁环境比较复杂，如果屏蔽措施有遗漏或缺陷，干扰信号就会影响微机系统正常工作。

（四）前后增压器转速波动大或发生“增压器超速报警”

柴油机转速稳定不变时，增压器转速也是相对稳定的，若发生增压器转速波动大或发生“增压器超速报警”，一般应先检查线路绝缘是否良好、增压器转速传感器插头内焊接是否准确完好、传感器线路的屏蔽线在传感器插头处应断开，屏蔽层用绝缘包布包好，防止与机车外壳碰触造成接地引入干扰、传感器参数是否符合要求，都准确良好，还应检查传感器的安装是否正确。

（五）自负荷试验时电机电流显示不准确参数

机车在自负荷试验时，若出现显示电机电流偏差大的问题。一般为电流互感器自身问题或电流互感器受到电磁干扰造成，在查找故障时，可用钳形表测量偏差电流互感器通过的实际电流值，与微机屏显示电流作比较，若牵引工况各电机电流均匀正常，就自负荷工况时电流偏差大，可判断该电流互感器受到电磁干扰。因自负荷工况时，有电流流过自负荷闸刀连接铜排，产生电磁磁场，造成电流互感器工作不正常。电磁干扰影响微机正常工作，必须采取有效的措施，消除干扰的影响。通过多次防护试验，确定了防护效果最佳的方案：对受干扰的电流互感器加装屏蔽罩及自负荷闸刀连接铜排加装屏蔽隔板。

三、结束语

随着机车微机控制技术的发展，电磁兼容性和信号干扰屏蔽问题越来越重要，目前我国对电力机车、交流机车电磁兼容及信号干扰屏蔽的研究已经取得了很大的进展，但在直流传动的内燃机车上由于问题不是很突出，该项学术在直流传动内燃机车上的应用和研究还较少，作为内燃机车主机厂和龙头企业我们应努力吸取其他车型各种相关研究成果和经验，结合内燃机车的实际情况，采取切实有效的措施彻底杜绝此类问题的发生，而不是发生问题解决问题，而是从设计的根源考虑，强化内燃机车微机控制系统的运行可靠性。

[1]姚晓阳．国产内燃机车微机控制系统的发展与展望[J]．机车电传动,2002(3)．