CRH5型动车组轴温检测系统故障分析及处理办法

CRH5型动车组轴温检测系统故障分析及处理办法

摘要本文针对CRH5型动车轴温检测系统的主要故障类型，分析了导致故障的原因，联系运行实际提出了轴温检测系统故障处理原则和方法，为保证轴温检测系统精度提供参考。

关键词CRH5；轴温检测；系统故障；故障处理

从轴温检测系统的实际工作情况来看，该系统存在的故障主要包括轴温传感器电气接触不良、防护性能等因素，这些因素将导致传感器所上传的数据错误，从而使得轴温报警系统的轴温警报出现错误。尤其是在恶劣环境下运行时，传感器可能因为各种原因而上传错误的信号，这时就需要轴温报警系统的主机根据上传的数据进行逻辑分析，通过实时纠正的方式从而避免出现误报问题你。在故障处理过程中，可以通过对传感器与轴温报警主机系统进行逻辑改进等其他措施来降低当前CRH5型动车组轴温报警系统故障概率。

1 CRH5型动车组轴温检测系统简介

CRH5的轴温检测系统包括轴温报警主机、L/O盒、A/D转换（SUT）、集成温度传感器等几个部分，其工作原理图如图1所示。

在检测系统架构过程中，在每一个轴头都设置了两个冗余的传感器，提高对轴端温度的测试精度，同时通过SUT将模拟信号转换成为数字信号之后，通过设置的两个冗余的CAN通讯线路将信号发送给轴温报警系统的工作主机。其中，系统所集成的传感器将速度传感器和双通道的Pt1000温度传感器实现了对车辆轴温以及车速的实时监控。

系统所采用的轴温报警主机所采集的温度信号通过CAN的信号通讯线路将之发送至列车的网络系统主机中，并最终在司机的控制台处显示列车各个轴端部的温度、轴温系统状态和故障诊断等信息。同时，还在两个头车分别设置了一恶搞I/O盒使得警报信息可以通过硬线的方式传输至蜂鸣器显示屏，达到报警和预警的目的。

2 CRH5型动车组轴温检测系统主要故障及原因

2.1 主要的故障类型

本文在分析的过程中，取8个月的CRH5运行数据统计结果，在整个运行过程中，CRH5型动车组一共出现了轴温报警故障65次。其中，主要的故障问题为司机操作台的显示屏（BPS 屏）轴温警报等闪烁，显示屏的部分轴箱温度为-40℃。在整个故障事件中，由于CAN总线干扰而导致的故障数量为6件，占总故障数的9.2%；由于SUT盒的工作稳定性而导致的故障事件数达到14件，占到了所有故障数的21.8%；由于温度传感器的原因而导致的故障事件达到16件，

占到总故障数的24.3%；因为信号传输线路硬件破坏而导致的故障为4件，占到故障总数的6.1%；由于SUT盒的密封问题而导致工作能力下降的故障发生12件，占到故障总数的18.5%；；由于传感器无损而导致工作信号错误故障事件为9件，占到总故障数的13.9%；由于主机问题而导致的故障事件为4件，占到总故障数的6.2%。

2.2 故障原因分析

从上述故障部位以及故障类型的详细分析来看，CRH5型动车组的轴温检测系统出现故障的主要原因包括这样几类：1）轴温报警的主机控制逻辑设计存在缺陷，导致主机不能将硬件的能力充分发挥出来，不能完全将允许过程中出现的轴温误差信息滤除；2）传感设备与其他的设备连接过程中出现密封不良的问题，造成了连接设备进水、灰尘侵入等，使得传感器测量得到的温差与实际的温度值存在较大的误差，导致轴温警报误动作。同时，由于传感设备内部弹簧与线缆之间接触、摩擦，导致线缆的绝缘层破坏，而使得测温回路出现短接、接地等故障，从而出现传感器故障警报；3）轴温检测报警系统所采用的软件存在部分漏洞。这些原因成为了该型轴温检测报警系统故障处理过程中需要优先解决的主要对象。

3 轴温检测系统报警故障的处理

3.1 故障处理必须遵循的原则

1）首先要对车辆的轴温检测报警系统主机所采用的控制逻辑进行完善，提高系统运行的可靠度，将其中出现的温度噪声信号予以滤除，并充分发挥硬件本身具有的冗余功能，从而避免出现温度为-40℃的现象；

2）对传感器与其他线路的连接部位进行集中改造，提高其整体密封性能，尤其是防水和防尘的能力，要予以重点关注。同时，还要避免出现磨线现象，对重点部位还要进行打不干腻子的方式进行防水处理；

3）在使用系统的运行系统时，尽量采用国产化的操作系统及软件，避免使用进口系统出现的系统缺陷问题。

3.2 轴温报警系统主机的处理

采用在轴温报警主机中设置对跳变温度进行滤除的程序，通过重复利用既有的传感系统自身携带了一个冗余传感器的特点，对检测得到的两路温度值进行对比，从而将检测得到的异常温度值予以滤除，达到有效降低系统误报的概率。

在程序修改过程中，采用的逻辑为：

轴温报警主机按照SUT盒上传得到的温度报警数据对传感器的连接状态进行判断，确认传感器线路是处于开路还是短路状态。若处于开路或者短路状态，

则将传感器确定为故障位置，并将位置信号上传给系统。否则将进入到温度值的跳变筛选流程中。

在对温度值的跳变筛选过程中，其主要的环节为：

将传感器测量得到的信号与冗余传感设备获得的信号进行对比，若测量温度值差处于5℃以内，则认为传感器获得的温度政策，所测量的温度值是可信的，并将之存储起来备用。若温度差值超过了5℃，那么则应该确认传感器存在故障，需要对之进行后续判断。

判断一：轴温报警主机将传感器测量得到的温度值与上一次的测量值进行比较，两者间的差值是否5℃；同时与同侧所有的轴端部平均温度进行比较，确认差值是否超过15摄氏度。该种方法主要用于对轴端部温度出现跳变的过程中确定是否存在温度跳变，若存在则必须进入判断二；

判断二：轴温报警主机将传感器测量得到的温度值与上一次得到的温度值进行对比，确认其温度差值是否小于15℃。该判断环节主要用于确认轴温跳变的上升过程中是否出现温度跳变。否，则进入判断三；

判断三：轴温报警主机将传感器测量得到的温度值与同侧传感器得到的温度平均值进行比较，判断是否低于20℃。则主要是用于对轴温是否出现向下跳变的问题。否，则进入判断四。

判断四：轴温报警主机将传感器测量温度的变化值与冗余传感器的测量温度变化值进行对比，确认差值是否会超过5℃。这个判断过程主要用于排除温度传感器自身的测量误差对温度测量工作造成的影响。是，则确认温度传感器存在跳变问题，否则表明温度传感器工作正常，测量得到的温度值能够正常使用，并将测量值存储到主机中备用。

3.3 增强电磁防护能力

在轴温报警系统的传感器中设置抵抗干扰的主要元件，达到降低周围环境电磁干扰的影响。通过增强电磁防护能力，能够有效减少因为传感器及其延长线缆的故障而造成的轴温系统警报问题，显著减少传感器及其软件缺陷造成的系统故障。

参考文献

[1]王斌.轴温检测系统故障处理方法的探讨[J].上海铁道科技，2010（3）.