四方平台CR400AF型动车组远程监控常见故障分析与处理

滕明涛　王水源　李思言　李飞　李娟

摘  要：隨着我国高铁技术的快速发展，越来越多的复兴号动车组列车投入运营。为确保动车组列车安全可靠运行，铁路部门建立了故障预测与健康管理系统，通过数据传输功能实时监控动车组列车关键部件的状态。本文介绍了目前常用的动车组远程监控系统，以四方平台CR400AF型复兴号动车组为例，针对远程监控中常见的在线直流绝缘监测及空调故障，分析故障的具体原因，并结合故障原因说明现场处理措施。

关键词：四方平台  高速动车组  远程监控  故障处理

1  动车组故障预测与健康管理系统简介

目前，复兴号动车组的运行速度高达350 km/h，对列车的安全运行提出了更高的要求。因此，在确保动车组安全稳定运行下，完善动车组检修运用体系是动车组运营和制造单位十分关注的课题^[1]。近年来，随着计算机通信技术、大数据分析技术、信息处理技术以及传感技术等众多领域技术的快速发展，铁路有关部门建立了动车组故障预测与健康管理系统（Prognositic and Health Manage-ment，简称PHM）^[2]。动车组PHM系统汇集五大类数据，包括动车组新造、运用检修、检测、监测和环境。利用大数据处理技术和PHM模型，实现动车组海量数据的智能化处理和分析，实现对动车组运行状态实时监测、重点故障预警预测、健康评估、决策支持以及运维管等功能，为动车组故障处理、状态维修以及修程修制优化提供辅助决策支持^[3]。

2  四方平台CR400AF型动车组网络控制系统简介

CR400AF型动车组网络控制系统（简称TCMS）通过贯穿列车的总线实现信息传输，集中管理车辆运行和车载设备动作的相关信息。TCMS具有五大功能：信息传输、逻辑控制、屏幕显示、故障诊断和用户支持^[4]。

标准动车组由 8 辆编组组成，同时具备两列重联编组的能力，整列动车组分为两个单元，每 4 节车厢为一个单元。动车组的通信网络划分为两级：车辆级和列车级，车辆级采用 MVB总线，列车级采用 WTB 总线^[5]。列车级还采用以太网环网贯穿全车，以太网主要承担维护、检修以及信息化功能。智能设备（包括中央控制单元、牵引制动单元、辅助控制单元和车载无线传输等）均采用以太网连接到交换机上。车载无线传输设备（WTD）采集和处理动车组运行期间的故障信息通过无线网络技术实时发送至地面服务器数据库，使地面服务器能够接收到动车组各设备的运行信息，并将其发送给铁路运用维修部门，以便对动车组进行有效的监控和管理，及时处理动车组故障^[6]。

3  四方平台CR400AF型动车组远程监控常见故障分析及处置

以某动车所配属的CR400AF型动车组为样本，对动车组运用过程中远程监控重点故障进行分析。2020年1月至2020年10月，该动车所共计发生在线直流绝缘监测故障4件、空调故障故障8件。

3.1  CR400AF型动车组在线直流绝缘监测故障远程监控及处置

3.1.1在线直流监测装置简介

CR400AF动车组在线直流监测装置装配于5车组合配电柜中，通过监测102A线对地绝缘值与100C线对地绝缘值来判断贯穿整车102线、103线、115线及110V-线的对地绝缘状况，其中102线、103线、115线通过充电机中Batk1、Btak2接触器的断合来实现线与线之间的导通。102线主要负载为辅助空压机、配电柜照明等，103线主要负载为轴温/失稳主机、无线传输装置、视频监控、车体平稳性、空调控制器、烟火报警、自动过分相装置等，105线主要负载为无线上网系统、开水炉控制、客室照明及装饰灯、逆变电源、主空压机控制等。

当在线直流监测装置检测到正线（102、103、115线）对地绝缘值小于20±5KΩ时，正线较差指示灯亮黄。当正线对地绝缘值小于2±1KΩ时，正线报警灯亮红。当在线直流绝缘监测装置检测到负线（110V-）对地绝缘值小于20±5KΩ时，负线较差灯亮黄。当负线对地绝缘值小于2±1KΩ时，负线报警灯亮红。工作原理如图2所示。

3.1.2在线直流监测装置故障远程监控及处置

故障现象：在线直流监测装置指示灯亮黄灯或者红灯，远程监控PHM系统报在线直流绝缘监测故障。举例：2020年9月17日，某CR400AF动车组5车在线直流绝缘监测装置正线报警（红）灯亮。

故障原因：当动车组出现102线、103线、115线及110V-线对地绝缘不良时，远程监控PHM系统报出：“在线直流绝缘监测报警”。

处理方法：动车组分别在断电和供电情况下，对每一节车厢的相关负载空开进行一一断开，直到在线直流绝缘监测报警灯熄灭，确认该负载接线存在绝缘不良，进行绝缘或者更换处理。

3.2  CR400AF型动车组空调故障远程监控及处置

3.2.1空调通风系统简介

CR400AF动车组客室空调通风系统主要由空调机组、废排装置、压力保护系统以及风道系统等部分组成^[7]。客室空调机组具有制冷、制热、提供新风及送/回风等功能;废排装置的作用是向车外排出废气;压力保护系统能够实现车内压力波动平缓，达到压力保护的目的;风道能实现车内各区域送风、回风。

3.2.2 空调通风系统常见故障远程监控及处置

3.2.2.1 客室温度传感器故障

故障现象：客室空调本控屏显示该车温度异常，远程监控故障车厢客室温度远高于其他车厢。举例：2020年2月15日，某CR400AF动车组运行途中15车空调本控屏显示客室温度传感器3为51.4℃，温度传感器1/2/4温度分别16.9℃、16.9℃和17.6℃，客室目标为22℃，车厢温度31℃，客室温度传感器3显示异常。

故障原因：传感器线路故障或传感器自身故障。

处理方法：更换空调温度传感器

3.2.2.2 客室电加热故障

故障现象：客室无法加热，远程监控PHM系统报客室无法加热、空调主断路器断开。举例：2020年2月1日，某CR400AF动车组5车空调本控屏报空调主断路器CB2断开，客室无法加热。

故障原因：空调机组电加热内部短路或空调主断路器故障。

处理方法：更换空调机组电加热或断路器。

3.2.2.3 空调新风温度传感器故障

故障现象：新风温度传感器检测温度异常，远程监控PHM系统检索发现空调新风温度传感器故障。举例：2020年6月3日，远程检索发现某CR400AF动车组02车报空调新风温度传感器故障，查看空调本控屏新风温度为58.1℃，明显高于室温。

故障原因：温度传感器内部感温回路出现异常，温度传感器短路、断路，温度传感器内部进入潮气导致电阻值偏小。

处理方法：测量空调新风温度传感器阻值，发现异常更换处理。

4  结論

本文对动车组PHM网络监控系统进行简单介绍，针对CR400AF型动车组实际应用过程中发生的在线直流绝缘监测故障及空调故障的处置方法进行总结，为后续故障有效处置提供了参考。

参考文献

[1]刘金才.高速动车组远程数据传输及应用[J].大连交通大学学报，2013，34（03）：61-64.

[2]李志强，吴新春，彭丽，张慧云，贾美薇.铁路货车实施PHM系统的必要性及总体架构研究[J].成都工业学院学报，2021，24（02）：26-32.

[3]杨晨.动车组多源故障管理平台设计[J].铁路计算机应用，2021，30（04）：36-39.

[4]李建新.以太网在CR400AF型动车组检修方面的应用[J].山东工业技术，2018（04）：73.

[5]宋涛.动车组网络结构浅谈[J].中国战略新兴产业，2017（44）：81.

[6]孙梅玉，于庆斌.动车组网络控制系统及技术分析[J].计算机测量与控制，2017，25（10）：105-107

[7]刘渠海，张玉刚.复兴号动车组空调系统设计优化及应用[J].山东工业技术，2018（21）：52.