中国标准动车组辅助供风系统原理及故障分析

金冲 林伟东 曹状

摘要：通过辅助空压机机系统的组成、系统设备的技术特点以及基本功能进行研究，分析辅助空压机常见的故障，由故障产生原因到查找故障点进行逐一分析。

关键词：辅助供风系统;受电弓;主断路器

一、引言

把空气进行压缩而获得高压空气的机器，称为空气压缩机（简称空压机）。在低压情况下把空气进行压缩而获得的高压空气，为受电弓、车顶隔离开关、主断路器提供风源的设备，称为辅助空压机。在低压供电时，且车辆风压低，此时主空压机无法启动，高压设备动作的风源，依靠辅助空压机供给，满足压力或启动时间后停止。同时辅助空压机具有优良的可靠性能，振动小、噪声低、操作方便、易损件少、运行效率高等特点。

二、辅助供风系统的组成和功能

辅助供风系统是由一个单级无油活塞式空压机、DC110V直流电机、单塔吸附式干燥器、安全阀、单向阀、再生风缸和安装框架等组成，辅助压缩机具有可持续工作能力。

中国标准动车组配备两套辅助供风系统，分别安装在两个受电弓车。辅助供风系统为车辆的受电弓、主断路器、车顶隔离开关控制提供风源。在低压供电且主供风系统无法工作时，辅助风缸中的空气压力低于工作压力时，此时由辅助供风系统提供压缩空气。当风压足够时不启动辅助空压机，此时由主空压机为受电弓、主断路器、车顶隔离开关提供风源，由此可见辅助供风系统对动车组的重要性。

三、辅助空压机的控制

（一）辅助空压机的控制和启动条件

1.网络启动

车辆网络检测升弓压力低于550kPa时，TCMS（中央控制单元）控制网络触点闭合，启动辅助空压机。当车辆检测升弓压力高于700kPa时或达到启动时间5min后，辅助空压机自动停止工作。TCMS接收主电路和控制电路的断路器反馈状态，监视其空开反馈状态，作为辅助空压机启动条件;TCMS监视直流电机温度开关状态，当电机温度开关断开时，TCMS将断开信息发送到显示屏上，报出电机温度超温故障，当电机温度开关正常时，监视温度开关状态作为辅助空压机启动条件;TCMS在确认空开闭合、电机温度正常、风压低于550KPa时控制内部常开触点闭合，输出DC110V电压，使时间继电器得电，从而使辅助空压机控制继电器得电，给直流电机提供DC110V电压;同时继电器常开触点状态反馈给TCMS，将此时辅助空压机启动和停止状态发送给TCMS，TCMS将辅助空压机状态反馈到显示屏上，当辅助空压机状态变绿时，代表辅助空压机工作;当辅助空压机状态变绿白时，代表辅助空压机停止。

2.手动启动

按下自复位启动按钮后，辅助空压机启动。当车辆检测升弓压力高于700kPa时或达到启动时间5min后，辅助空压机自动停止工作。辅助空压机启动时绿色指示灯亮起，辅助空压机停止时，指示灯熄灭。

（二）保护功能

1.空开断路器保护

主电路和控制电路分别有空开断路器，断路器具有过流短路、过压和欠压保护，过载电流保护，对电机进行保护。

2.继电器和时间继电器保护

辅助供风单元正常工作时，25L的辅助风缸压力由0kPa升至700kPa时所需时间小于5min+5s;同时辅助供风单元配备单塔吸附式干燥器，需停机后通过存储在反吹风缸内的干燥空气对干燥剂反吹实现再生，长时间连续工作将降低干燥剂的干燥能力。所以辅助供风单元按照10min工作制执行，即辅助供风单元单次連续工作时间≤10min，停机5-10min后允许再次启动。

3.辅助空压机温度保护

电机温度开关控制辅助空压机启动继电器，正常时温度开关为常闭状态;当电机内部温度达到保护值时温度开关断开，辅助空压机停机，防止电机过热烧毁。当恢复为保护值以下温度开关自动闭合。

四、常见故障分析

1.辅助空压机断路器21-F05断开，故障代码3394，故障产生原因分为3种情况;（1）第一种情况：断路器已闭合，中央控制单元和输入输出模块软件问题或者两者之间的通讯线路问题所导致的故障。

①RIOM输入输出模块软件问题或者器件自身有问题，断路器已闭合，输入输出模块接收到正确的反馈信号，输出错误的信号，导致中央控制单元做出错误的判断;需要更新输入输出模块软件来解决故障。

②CCU中央控制单元软件问题，断路器已闭合，接收正确的反馈信号，在中央控制单元进行换算后，输出错位的结果，导致故障报出;需要更新中央控住单元软件来解决故障。

（2）第二种情况：空开未闭合，反馈正确。

①断路器自身器件有问题，闭合后自动断开。解决此问题需要更换断路器。

②断路器控制的线路中存在线路短路，混路，或器件内部存在短路或者混路的，造成瞬间电流大于额定电流致使空开断开。此时需要查找具体故障线路和故障设备，比较常用的方法是断路法进行测量。

（3）第三种情况：空开已闭合，反馈不正确。

①空开辅助触点故障，闭合空开后，辅助触点没有动作，此时需更换辅助触点。

②反馈线路存在线路对地以及混接或辅助触点之前存在断路、对地以及混接的情况，导致输入输出模块接收不到空开的反馈信号。此时需要用测量工具进行故障排除。

③辅助触点与输入输出模块之间线路存在线路对地，混接、断路等情况，导致接收不到反馈信号，此时需要用测量工具逐步测量进行故障排除。

2.辅助空压机故障，故障代码3393，故障产生原因：

在软件为最新版本和网络通信正常时进行以下判断，断路器=21-F05空开闭合且反馈正确、断路器=21-F06空开闭合且反馈正确、继电器=21-K38得电且反馈正确、司机室占用、升弓管路压力检测低于5.5bar、受电弓升弓指令或由辅助空压机启动信号，在上述信号同时满足时等待300s后没有复位信号时报出故障，复位信号为升弓管路压力检测正常时进行复位，复位信号优先级高。

故障查找方向：

判断辅助空压机是否能正常启动，在启动中过程中是否有间歇启动，或者启动过程中严重异音。

判断辅助供风管路是否存在漏风，安全阀、单向阀、过滤器及各管路接头是否存在漏风，以及安全阀和单向阀、过滤器功能正常;如图4所示。

五、结论

动车组出故障时，临时处理或者利用合理的分析方法快速排查故障点，是动车组快速、安全、正点运营的重要技术保障。动车组辅助空压机电器故障共分为四大类。第一类故障是软件故障，由于软件上载时版本号不匹配或者软件本身缺陷所引发的故障，发生时往往带有普遍性和隐蔽性。第二类故障是接线类故障，由于各种原因，发生混线、错线、断线等接线类故障，此类故障在调试阶段基本都能暴露出来且得到处理。第三类故障零部件的稳定性差或者性能不良。此类故障在调试阶段很难发现，具有很大的偶然性，是动车组质量控制的难点。第四类故障是供风管路及器件是否故障，此类故障很少出现，从泄露和器件性能方面查找。

参考文献

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[2] 张川宝，高珊，张新永，李丹鹤.基于AMESim的轨道车辆升弓供风系统仿真[J].工业技术与职业教育，2017，15（04）.

[3] 王群伟，杨伟君，王鹏飞.动车组升弓控制系统[J].铁道机车车辆，2011，31（05）.

（作者单位：中车长春轨道客车股份有限公司）