关于HXD2型机车JZ-8制动机系统MVB通讯 异常故障原因分析及整改措施

胡兆花, 曹兴华

(中国铁路兰州局集团有限公司 迎水桥机务段， 宁夏中卫 751702)

配属迎水桥机务段HXD2型机车共有145台，其中有8台机车装有JZ-8型制动机系统，该车由中车大同电力机车有限责任公司制造，为交流传动八轴9 600 kW货运电力机车，分为A节和B节，作主/从控架构配置。JZ-8型机车制动控制系统采用微机控制技术，实现列车自动制动与机车单独制动、空气制动与动力制动的联锁、断钩保护、列车充风流量检测、无动力回送、制动重联、列车速度监控配合、备用制动等功能。具备单机自检、故障诊断、数据记录与存储等智能化、信息化功能，具备MVB、CAN、RS485等网络通讯接口，通过网络能实现远端制动重联控制，适应现代机车制动机信息化以及网络控制的发展要求。2017年9月16日—10月15日，该型机车发生了3起制动机系统MVB数据卡滞造成异常牵引封锁，导致机车运行区间发生设备故障，给铁路运输安全带来极大危害。

1 故障概况

(1)故障发生时刻机车故障记录统计表。

表1 故障记录

(2)故障发生时刻机车故障描述

HXD2-1444号机车9月16日下午15:56:12—17:45:15发生异常牵引封锁事件时， 机车B节为主控，A节为从控。B节的DDU显示屏上报转向架1/2制动缸压力异常。

HXD2-1472号机车10月5日下午17:55:32—18:07:02发生异常牵引封锁，故障发生时，机车B端为主控，A端为从控。司机反映制动系统无异常，制动显示屏压力 数据正常，6A及LKJ信息正常无故障提示。从控端A端的DDU显示屏上报转向架1/2 压力异常，如图1所示。

HXD2-1469号机车10月15日正常运转没有发生牵引封锁。回段后下载MPU 数据时发现：机车B端发生MVB数据卡滞。运行期间司机反映制动系统无异常，制动 显示屏压力数据正常。A端、B端的DDU显示屏上报转向架1/2压力异常。

2 故障原因分析

2.1 故障显示机制

HXD2机车通过DDU显示屏显示故障信息。机车运行过程中，制动控制单元BCU 通过MVB网络，将机车制动缸、列车管、均衡风缸压力等数据传输给MPU, MPU结合机车目前运行状态进行综合判断，如果判断机车制动缸压力异常，触发牵引封锁，并在DDU显示屏上显示相应故障信息。

2.2 故障症结分析

(3台机车故障现象一致，以HXD2-1472号机车为例进行分析。)

(1)机车运行状态

在牵引封锁发生时，机车处于运行(非制动)状态，机车主控端B节的制动显示屏显示的主控从控共计4个制动缸的压力为0,制动系统处于正常工作状态。LKJ装置在运行过程中未触发惩罚制动。

(2)数据分析

①事件记录及MPU分析

制动系统的事件记录分析：HXD2-1472号从控节(A节)机车的事件记录自17:16:12—18:51:20 之间，没有故障发生；HXD2-1472号主控节(B节)机车的事件记录自17:42:20—18:58:37 之间，没有故障发生。

MPU数据分析：从控节(A节)机车的MPU数据正常，可以准确反映机车状态。

综合分析：故障时刻HXD2-1472号主控节(B节)与从控节(A节)的制动控制系统作用正常：列车管、均衡风缸以及机车制动缸压力与制动指令吻合，BCU控制压力正常，且未报故障。导致牵引封锁的原因应是MVB通讯数据发生了卡滞，导致MPU误判故障，发出了“转向架1/2制动缸压力异常”的信息。

②MVB通讯数据发生卡滞的诱因

下载的MPU数据中没有BCU单元的MVB生命信号，难以迅速判明故障的具体位置是存在于BCU单元还是MVB网络。为此进行了3项试验以验证MVB数据卡滞原因：一是上电即强制制动网络板卡生命信号不变，其他数据正常发送，试验结果是MPU可以检测到BCU的网络信号异常并将记录的状态数据清零；二是上电后网络板在系统稳定后持续发送数据1 min，强制停止MVB上传数据更新，结果是MPU导出数据出现卡滞状态；三是将EBCU断电，强制EBCU节点挂起，结果是MPU记录的状态数据清零。 以上试验说明MPU对BCU的网络数据进行了有效性判断;也说明了 MVB数据卡滞故障有两种可能：一是BCU内部数据出现故障，只有生命信号在更新，状态数据却不更新，网络认为BCU数据有效所以不清零；二是BCU网络板出现故障，生命信号与状态数据都不更新，总线数据卡滞。经过以上试验可以判定是BCU上传MVB的数据出现了故障。

③MVB通讯数据接收逻辑(见表2)

表2 MVB通讯数据接收逻辑表示

④故障问题分析

故障车上出现了MVB数据卡滞,说明MVB的数据帧是存在的，但是由于没有BCU生命信号的记录，所以卡滞的原因要么是BCU的MVB生命信号保持不变，要么是BCU的MVB生命信号正常但是状态数据保持不变。

如果是BCU的MVB生命信号保持不变，可能是BCU的MVB板卡故障，生命信号因此不变。由于BCU的MVB板卡看门狗的存在，通信会在20 s内重新启动，效果等同于上电重启，实际运行中上电重启的结果是系统恢复正常，所以排除BCU的MVB板卡故障。再者，如果是BCU的MVB生命信号保持不变，DDU显示屏会报BCU通讯故障，但是发生故障的3台车在故障期间均未报BCU通讯故障。因此故障期间BCU的MVB生命信号应该是变化的，也就是说MVB通信是正常的。

综上可以排除BCU的MVB生命信号异常的情况，最终锁定原因为BCU发送的MVB状态数据保持不变。经排查发现，部分装车的MVB板卡遗漏了铁电格式化处理步骤，在数据记录过程中有地址跑飞隐患，造成CAN数据接收故障，从而导致上传的状态数据卡滞。

3 整改措施

(1)要求中车青岛四方车辆研究所有限公司新造MVB板卡增加出厂前的格式化确认环节，并纳入重点工艺及技术标准进行卡控，确保配件范围执行无遗漏。

(2)对迎水桥机务段的8台HXD2型机车装有JZ-8型制动机系统MVB板卡台机车重新通过MMI操作实现铁电的格式化，要求结合机车整备修作业进行整改，消除故障隐患。具体格式化记录如表3。

表3 格式化记录表

(3)要求中车青岛四方车辆研究所有限公司与中车大连电力牵引研发中心有限公司达成的共识，中车大连电力牵引研发中心有限公司将在MPU数据记录中增加BCU生命信号。此项工作已于2018年4月更新新版MPU程序时完成。

4 结束语

HXD2型JZ-8制动机系统是中车青岛四方车辆研究所有限公司研制拥有自主知识产权的新型微机控制机车制动系统，掌握的国内外先进制动技术，具备完善的微机模拟控制、网络通讯、故障智能诊断等信息化功能，在新造HXD2型机车装车运行中有可能出现产品设计缺陷、配件制造工艺范围执行漏检漏修等各项问题，我们要及时组织技术人员进行专项分析，制定措施，确保HXD2型机车运用安全。通过对JZ-8制动机系统MVB通讯异常造成牵引封锁故障的原因分析，迎水桥机务段制定了相应整改措施，从2017年11月至今未发生一起HXD2型JZ-8制动机系统MVB数据卡滞造成机车异常牵引封锁的故障，证实所采取整改措施有效、切实可行。