交流传动机车制动控制器故障检测与安全导向

交流传动机车制动控制器故障检测与安全导向

王翔远

中车大连机车车辆有限公司      辽宁大连      116022

摘要：制动控制器是轨道交通车辆的重要组成，其可靠性车辆行车安全有着重要影响。为此提出了制动控制器故障检测和安全导向方法，可以有效地提高制动控制器可靠性，并解决了制动控制器故障引起的无法安全停车问题，从而全面地提高了制动系统安全性。

关键词：交流传动机车；制动控制器；故障检测；安全导向

制动系统是轨道交通车辆中的关键装备，作为指令和司机操纵设备，所以可靠性会直接关系到车辆的安全性，如果制动控制器不能发出制动指令，那么机车就无法正常地调速或者是安全停车，如果不能正确地发出缓解指令，那么机车就无法正常允许，从而会严重地影响线路运行秩序，因此提高制动控制器可靠性。具有非常重要的意义和作用。

1制动控制器的结构

制动控制器使用的是组合型结构，这种结构集成了自动制动控制单元就是大闸，还有单独制动控制单元是小闸，其中的主要部件有编码器和接近开关，还有微动开关和智能节点，以及排风阀等部件。大闸是手柄位置比较靠近操作者，也是最近的运转位，往前推依次是初制动位和全制动位，还有抑制位和重联位，以及紧急位等部分。而初制动到全制动间是常用制动区，每个位置都有一定夹角。小闸手柄比较靠近操作者，也是比较近的运转位，而往前推最远的是全制动位，而且运转位和全制动位间是常用制动区。小闸还设置了自复位，以及侧压单缓位。

2故障检测和安全导向情况分析

2.1 编码器的故障情况分析

编码器故障情况主要包括了以下几个方面。第一，是闸位和校准故障分析。如果校准时的操作不够规范，或者是校准时编码器值采集出现了错误，那么执行了该校准指令以后，就会上报校准故障，进行判断条件是大闸运转位和紧急位校准值的角度差值超过了68°±4°。这时小闸的运转位和全制动位校准值角度差值超过了56°±4°，当检测到故障以后，大闸就会报自阀故障，而小闸则报的是单阀故障，在这样的情况下系统就会提示操作人员进行重新校准。第二，是编码器的超范围故障分析。超范围故障主要分为两种情况，一种是编码器零点或者是满量程输出情况，另外一种是编码器的输出值超出了范围。

第三，是编码器和微动开关不一致情况。制动控制器是通过编码器来识别闸位，当编码器发生偏移情况时，这种情况下就无法正确地识别闸位，当闸位识别错误的情况下，就会造成制动指令失效，严重的还会出现自然缓解。因此将编码器与微动开关硬线结合，这时信号输出的就是最终闸位，用这样的方法可以全面提升制动控制器的可靠性。第四，是大闸和闸位的输出原则。首先，是编码器和硬线信号应当取大输出，这时制动减压量较大，所以信号处于优先级最高状态。其次，只有大闸编码器和微动开关同时处在运转位时，闸位才会输出到运转位，这样会有效地防止大闸发生异常缓解情况。第五，是小闸和闸位输出原则。小闸运转位与全制动位闸位取的是硬线信号，而且模拟量可以根据编码器值的计算情况来确定全制动位硬线信号是否有效，此时的模拟量会被强置调整到300。

2.2开关信号故障情况分析

第一，是微动开关出现无法正常断开，这时操纵手柄会在各个区域当中移动，这时如果编码器离开了这个位置，那么该微动开关的硬线信号仍然处于有效状态，这种情况就表示编码器和微动开关是不一致的。当检测到这种故障时，制动控制器就会上报微动开关故障，还有自阀故障和单阀故障。第二，是多个微动开关同时出现故障，也就是大闸处在运转位、全制动位、紧急位时，应当设置微动开关，而小闸在运转位和全制动位时，也应当设置微动开关。当大闸三个微动开关中有两个或者是三个同时失效时，就可以判断是大闸微动开关出现故障了。当小闸当中的两个微动开关出现同时得电情况时，就可以判断为小闸的微动开关出现故障。大闸微动开关出现故障时，制动控制器就会上报自阀微动开关故障还有自阀故障。而小闸微动开关出现故障时，制动控制器就会上报单阀微动开关故障还有单阀故障。第三，是单缓接近开关发生故障时，接近开关出现错误输出高电时，就会在一定程度上缓解机车闸缸压力，但是这种情况就会存在安全隐患，为了能够有效地解决这个问题，在制动控制器上设计了故障检测功能，当检测到缓位输出信号时间超过了3 min时，这时就不再使用这个信号，同时将输出缓位复位。当开关的高电信号消失以后，就会再次变成高电状态，从而再次输出了单缓位。

2.3智能节点的故障情况分析

智能节点的板卡故障，主要有数据存储器故障，还有软件运行异常故障。首先，是数据存储器的故障情况分析。智能节点的板卡数据存储器，主要是用于存储的大闸运转位，还有紧急位的编码器校准值情况，以及小闸的运转位，以及全制动位的编码器校准。在对闸位校准过程中，需要将4个数值存入到存储器当中，这样在下一次上电时，就可以直接从存储器上读取，如果存储器出现了故障，就会导致上电后的闸位校准值获取发生错误，这样就无法确定闸位角度的基准值，进而无法正确地识别闸位。当读取的大闸运转位与紧急位校准值角度差值超过了68°±4°时，小闸运转位和全制动位校准值角度差值就会超过56°±4°，这种情况就可以判断为数据存储器出现故障，应当及时上报自阀故障或者是单阀故障。为了能够降低存储器故障造成的闸位识别错误，那么在进行闸位校准时，校准值会存储到N，这时N是大于3的奇数，并且处于独立地址空间，在上电读取过程中，会从N个地址当中读取存储值，最后取N个数据中间值，一次来降低存取错误概率，进而全面提高制动控制器的可靠性。其次，是智能节点软件运行出现异常。智能节点具有看门狗的功能，当软件运行出现异常时，就会导致生命信号不变，这时就会触发看门狗的复位功能，而智能节点会在1.6 s内重启，这样系统就会恢复到正常运行状态。

结束语：

制动控制器的故障检测和安全导向方法，可以检测到制动控制器编码器和开关信号故障，还有智能节点等故障情况，并做出了相应的导向，从而全面地提高了制动系统安全性，确保制动器运行良好，进而有效地满足自主化的应用需求。

参考文献：

[1]邓举明,安伯杰,陈明可,卢希雷,葛兴亮.地铁车辆控制器故障检测装置设计[J].铁道技术监督,2020,03:23-26.

[2]张宗峰, 大功率交流传动机车轴箱轴承技术研究. 辽宁省,中车大连机车研究所有限公司,2021,03:11-13.

[3]孔祥凯. 交流传动电力机车制动控制研究[D].西南交通大学,2020,09:23-25.