CRH5G型动车组齿轮箱振动温度传感器误报警故障原因分析及解决措施

冯前前

摘要：阐述了CRH5G型动车组传动系统监控装置控制原理和安装结构特点，分析了齿轮箱振动温度传感器误报警故障原因，并提出了解决措施。

关键词：动车组、齿轮箱、监控装置、故障分析

CRH5G型动车组运行过程中，利用传动系统监控装置（TDDS）监控齿轮箱的运行状态，以确保行车安全。在运用过程中，发生过因齿轮箱振动温度传感器误报警故障导致途中停车的问题，对运输秩序造成很大影响。

一、系统原理

1.1 系统概述

CRH5G型动车组传动系统监控装置（TDDS）的主要功能是对齿轮箱的温度及振动进行诊断预警，当振动或温度超过预警值时，司机室显示屏显示报警或预警、装置异常、设备故障等信息，提示司机按照相应操作指南采取控制措施。

1.2 系统结构

动车组传动系统监控装置（TDDS）主要由两个振动温度传感器、两个振动传感器和一个传动系统监控装置主机构成。齿轮箱传感器信号由振动温度二合一传感器传输至传动系统监控装置主机（TDD），每个齿轮箱安装一个振动温度传感器（TA）;相应动车车上电气柜安装一个TDD。

1.3 工作原理

安装在齿轮箱的振动温度传感器监测齿轮箱振动温度信号;由监控装置（TDDS）进行“异常”或“正常”的判断，将故障诊断信息通过MVB总线传送到列车控制与管理系统（TCMS）进一步处理，TCMS控制司机显示屏报警。

二、故障分析

2.1 故障现象

2018年CRH5G型动车组在兰新客专线运行时，发生齿轮箱温度报警故障，列车自动触发紧急制动停车，经现场检查处置后维持运行。

2.2 原因分析

2.2.1 硬件检查

现场对齿轮箱振动温度传感器、振动温度主机、振动温度传感器插头X01、齿轮箱振动温度主机处理板1插头CN4进行检查及测试，未发现异常;齿轮箱温度贴片显示齿轮箱温度未超过71℃，均正常。

2.2.2 齿轮箱温度报警电路原理

振动温度传感器将齿轮箱温度信息转化为电信号;电信号通过传感器与监控装置主机之间的线束传至主机处理板;处理板对电信号就行处理、转换并判断是否超温。

2.2.3 齿轮箱温度报警逻辑

当齿轮箱温度达到110℃，1位、2位齿轮箱温度差值大于20℃时，系统会报出齿轮箱温度报警级（2级）;

当齿轮箱温度达到110℃，一分钟同一位置温升超过5℃，系统会报出齿轮箱温度报警级（2级）;

当齿轮箱温度达到90℃，一分钟同一位置温升超过5℃，且1位、2位齿轮箱温度差值大于20℃时，系统会报出齿轮箱温度报警级（2级）。

2.2.4 控制原理分析

目前CRH5G型动车组的传动系统监控装置（TDDS）都采用的是PT100三线制的传感器，并采用电压供电的方式进行工作，通过电压源给传感器供电，利用司机室控制器（AD）采集电路检测电桥的电势差来获取温度值。此种电路缺点为匹配电阻要十分精确，否则测量误差会较大，且传感器供电电源容易受干扰导致采样信号误差增大。

2.2.5 安装结构分析

齿轮箱振动温度传感器车上主机到车下转向架区域连接器的既有走线路径为电气柜-地板线槽-过线孔-车下线槽（内有高压线，约AC1770V）。

2.2.6 PT100传感器群脉冲信号干扰试验

通过在试验室环境下测试数据发现：±2kV、频率5KHz的脉冲信号对PT100电压传感器在未接屏蔽线的情况下会产生一定的干扰。

2.3 现车验证

对比CRH5A型动车组，现已结合高级修更改了走线路径，启用了备用线管进行走线，且调查发现CRH5A型动车组发生此类故障的车组均为线缆屏蔽未接好或線缆损坏导致，CRH5G型动车组已完善屏蔽接线方式，故考虑对CRH5G型动车组走线路径进行优化，更换车组车上主机至车下转向架连接器区域线缆的布线路径，重新布线。

对现车换线前后的齿轮箱温度数据进行采集，对比数据图如下：

通过现车数据跟踪分析：更换布线路径后，齿轮箱温度误报警故障消除，据此分析此段线缆存在干扰。说明更换走线路径的方式可以有效解决齿轮箱振动温度传感器误报警故障。

2.4 故障结论

CRH5G型动车组齿轮箱振动温度传感器与车上主机既有走线路径因干扰导致误报警，更改走线路径可以有效消除干扰。

三、解决措施

3.1 走线路径优化

3.1.1 MC01/MC08车一位端布线优化方案

MC01、MC08车一位端QRK柜到一位端车下船型导流罩区域有备用管时，走线从备用管走车下线槽上车，线束可直接布到QRK柜后侧;无备用管时，使用QRK柜后方一位端到二位端的备用管，将线束从车上备用管穿到齿轮箱和万向轴连接处上方，在转向架上方线槽分线箱处打开分线箱切割备用管。

3.1.2 MC01/MC08车二位端和M02/M07/MH04车两端布线优化方案

车下部分：齿轮箱振动温度传感器线束经塞拉门下部上线孔处上车。

车上部分：一位端区域，从塞拉门区域上线孔进入车内的线走到电气柜顶部，直接进电气柜内与主机相连。二位端区域，从塞拉门区域上线孔进入车内的线走到车顶，经过车顶扎线板布到电气柜区域，与主机相连。

3.2 做好线束屏蔽措施

新布置线束采用外部套屏蔽网管进行屏蔽处理，屏蔽网管采用双端接地方式，车内在电气柜后部接地点处进行接地，车下在船型导流罩区域连接器接地点处进行接地。

四、结束语

对完成此项整治工作的CRH5G型动车组后续数据进行跟踪分析，发现此类故障已经消除。说明优化走线路径方式及做好线束屏蔽的措施，可以有效解决齿轮箱振动温度传感器误报警故障，大大减少故障的发生，确保运输秩序畅通。

参考文献：

[1] 伊成山、陈淑琴、索恩男.CRH5G动车组TDDS监控装置可靠性分析[J]，机械研究与应用，2019（2）：64-67.

[2] 张英春，李秋泽，谌亮.CRH5型动车组传动系统监控技术研究[A]，第八届中国智能交通年会优秀论文集[C].北京：电子工业出版社，2013，541-545.