某型DMU动车组欠压检测故障原因分析及优化措施

(中车株洲电力机车有限公司动车组系统研发部，湖南 株洲 412001)

1 问题概述

2019年9月26日某型DMU-T04列车在终点站拆返时突然断激活，司机多次偿试重新激活车辆未果，列车被迫暂时下线。售后人员赶至现场，经检查发现MC1车蓄电池箱保险跳开、MC2车蓄电池电压馈电至38.5 V、车辆各系统电路无短路情况、MC1车蓄电池电压为109 V，电压值在正常范围。根据上述情况，复位MC1车蓄电池箱保险，重新激活车辆运行。本文将结合现场反馈现象及列车欠压检测原理进行原因分析，并针对问题提出有效的解决方案。

2 原因分析

某型DMU动车上直流供电电路简图见图1，一列车布置2个充电机和2个蓄电池，分别布置在列车的2个头车，在每个头车上，蓄电池和充电机并联输出直流DC110 V，2个头车的直流供电也采用并网供电。列车正常运行时，车载直流负载由充电机供电，当充电机故障时，车载直流负载由蓄电池供电。

充电机工作的控制电和监控电压均来源于本端蓄电池，充电机内部设1个监控模块，该模块实现蓄电池欠压检测，检测原理为：监控模块中的欠压检测的干节点COM从列车110 V永久负载母线取电，当采样电路检测蓄电池电压大于77 V时，继电器K不工作，继电器K的常闭触点处于闭合状态，77 V欠压信号为高电平；当采样电路检测蓄电池电压低于77 V时，继电器K工作，继电器K的常闭触点处于断开状态，77 V欠压信号为低电平。

结合充电机的基本原理，对现场现象分析如下：MC1车蓄电池断路器断开，MC1车充电机因缺少控制电而无法启动，监控模块内的继电器K不工作，77 V欠压信号仍为高电平；MC2车蓄电池供整车负载供电，当MC2蓄电池电压低于77 V，MC2充电机的77 V欠压信号变为低电平，但由于此时MC1车的77 V欠压信号仍为高电平，因此车辆欠压继电器仍得电，串联在列车激活回路中的车辆欠压继电器的常开触点一直闭合，导致列车一直未断激活，直至MC2车蓄电池电压低于38.5 V，该电压低于车辆欠压继电器保持工作电压，车辆欠压继电器失电，列车断激活。

图1 列车直流供电电路

3 优化方案

为解决列车上两个蓄电池电压均低于77 V时，列车能够断激活，需对充电机内欠压检测电路进行优化，优化步骤如下。

1)将充电机内的监控模块内部欠压告警信号由当前的常闭控制改为常开控制，目的是在监控模块故障或蓄电池不工作下保证此台充电机对外告警信号输出绝对低电平，如图2所示。

图2 触点更改

2)充电机从故障干节点输入com端串接二级管接到本端充电机功率AC/DC模块和监控模块的辅助控制电源端，即在原有基础上，充电机模块的辅助控制电源增加1个供电电源即列车110V永久负载母线电压，保证车辆在正线运行时，本端蓄电池不工作或严重亏电下，外部只要有3AC400V电源，此台充电机能工作，如图3所示。

3)为保证本端充电机仍实时采集本端蓄电池的电压，新增1根S+线(从采样电路至蓄电池)，取消1根线(监控模块的采样电路电压与供电电源的连线)，实现监控模块内部供电电压和采样电压分开，如图4所示。

综上，改造后的电气原理简如图5所示。

图3 控制电源线更改

图4 采样及控制电源线更改

图5 更改后直流供电电路

4 方案验证

针对优化方案，仿照车辆系统原理搭建测试台(如图6)进行功能性测试验证，其中充电机模拟MC1车端的蓄电池充电机，DC1和DC2分别用来模拟MC1车端和MC2车端的蓄电池，S1和S2分别用来模拟MC1车端和MC2车端的蓄电池保险，110 V负载箱为车辆永久负载。

图6 模拟试验电路

试验工况:

1)模拟MC1车蓄电池正常、MC1车充电机的监控模块故障不工作时，MC1车充电机欠压信号的输出状态(见表1)。

表1 工况1试验结果

测试方法：闭合MC1车蓄电池熔断器模拟开关S1，断开MC1车充电机监控模块的供电电源线使监控模块不工作(此时显示屏应不亮)，调节MC1车蓄电池模拟电源在70～137.5 V电压范围内，MC1车充电机的84 V、77 V欠压信号的输出电压，要求2个欠压信号的输出电压均为0 V。

2)模拟MC2车蓄电池正常、MC1车蓄电池保险跳开时，测试MC1车充电机84V和77V欠压信号的状态(见表2)。

表2 工况2试验结果

测试方法：闭合MC2车蓄电池熔断器模拟开关S2同时断开MC1车蓄电池熔断器模拟开关S1，调节MC2车蓄电池模拟电源在70～137.5 V电压范围内，MC1车充电机的84 V、77 V欠压信号的输出电压，要求2个欠压信号的输出电压均为0 V。

5 结语

通过分析某型DMU车辆欠压检测故障，同时为欠压检测故障提供了有效的解决方案，并就优化方案，在试验室进行了验证，试验结果表明当本端蓄电池故障或充电机故障时，充电机上的欠压检测信号始终保持低压平，从而保证当车上2个蓄电池均亏电时，列车能够断激活。试验验证也为某型车辆上实物改造提供了可靠保证。