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1、 CRH2 动车组辅助电源故障的分析研究 近几年，我国铁路产业发展势头迅猛，随着 2007 年 4 月国内第一辆动车组正式投入运行，标志着我国铁路技术跨进了一个新的时代，自 2013 年 9 月以来，配属于铁路局的 CRH2 型动车组先后在运行途中报全列辅助电源装置故障，造成牵引设备无通风冷却能力，导致全列失去牵引，本文从 CRH2 动车组的辅助电源供电原理、辅助电源故障概述、故障案例分析、途中应急处置等几个方面进行分析研究，希望能为我国動车组检修事业提供一定的帮助。标签：动车组;辅助电源;铁路;故障 一、前言 随着我国铁路产业的迅猛发展，动车组的引进为我国铁路运输带来了更大的发展空间，而辅助
2、电源为动车组上除牵引动力系统之外的所有用电设备提供电力，是动车组技术的重要组成部分，所以分析研究CRH2 动车组辅助电源故障，对降低动车组运行故障率，提高旅客出行满意度是非常有必要的。二、CRH2 动车组辅助供电原理 接触网 25KV 高压电首先由动车组受电弓引入动车组，然后经过高压故障隔离开关接入到高压机器箱，再连接真空断路器。从高压机器箱出来的高压电直接连接到牵引变压器原边绕组。辅助供电系统采用干线供电方式，为动车组上除牵引动力系统之外的所有用电设备供电。负载包括空气压缩机、冷却通风机、油泵/水泵电机、空气调节系统、采暖、照明、旅客信息系统、控制、广播、列车无线等设备。辅助供电系统的结构根
3、据负载需要的电源规模来决定，动车组的辅助供电系统一般由辅助变流器、蓄电池、充电机等组成。CRH2A 型动车组安装 2 台牵引变压器，其辅助绕组输出至辅助电源装置的AC400V 电压分别给 4 节车厢进行供电。正常情况下，每台主变压器的辅助绕组输出至辅助电源装置的 AC400V 电压分别给 4 节车厢进行供电。当一台牵引变压器故障时，另一台正常运转的牵引变压器能够通过辅助绕组向 8 节车厢供电（设有切换电路）。辅助电源装置输出容量的设计能够在故障时用一台正常运转的辅助电源装置向整列车供电，因此，当一台辅助电源装置故障时无需减少负荷，两套 APU 装置在正常情况下属于各自独立运行系统。三、CRH2
4、 动车组的辅助电源故障概述 CRH2 动车组辅助电源装置故障，是对辅助电源装置故障的一个总的概括，不论辅助电源装置发生任何故障（例如：放电接触器动作不良、辅助电源装置输 入过电流等），在司机室、监控室 MON 屏表现出来的具体现象就是辅助电源装置故障。在辅助电源装置继电器部设置有动作继电器，接受逻辑控制部指令控制，当辅助电源装置发生故障无法复位时，逻辑控制部会发出动作指令使辅助电源装置故障检测继电器得电动作，一方面切断电路对辅助电源装置电气元器件进行保护，另一方面向车辆终端发送故障信号。CRH2 动车组辅助电源装置故障的故障原因有以下几种。（1）负载设备故障导致辅助电源输出电压低，系统报出低电
5、压。（2）负载设备漏电流故障引起辅助电源三相输出不平衡。（3）辅助电源三相电压交流 400 伏输出接地，导致辅助电源停机。（4）辅助电源自身故障，存在配件烧损或接触器动作不良。四、实例分析 1、西宝动车组全列辅助电源故障分析 故障概况：2013 年 9 月，西宝动车组由 CRH2A 动车组担当交路，运行至陇海线卧龙寺至宝鸡东区间分相区后，01、00 车同时报辅助电源装置故障，造成多次临时停车，给动车组运营秩序造成不良影响。调查情况：CRH2A 动车组 01、00 车辅助电源装置为两套设备，各自独立运行，分别检查 01、00 车辅助电源装置内部设备，查看故障记录显示辅助电源逆变器输入过电压，下载
6、辅助电源装置故障数据如下图所示。根据 CRH2 型动车组辅助电源装置工作原理，发生逆变器输入过电压有以下四种情况：一是电源控制板故障;二是整流器模块故障;三是中间直流检测电压传感器故障;四是网压异常波动造成逆变器输入过电压。但发生多次故障时未作任何处理配件更换处理，后续运行正常。排除了辅助电源硬件本身故障，同时根据12 次故障统计分析，11 次为 2 台以上 APU 同时故障，概率几乎可以忽略，如果11 次故障都为 APU 本身故障可能性为零。系统记录辅助电源中间电压达到 1027V，超过了 1000V，辅助电源报辅助电源逆变器输入过电压时，在辅助电源故障后，虽然不断对辅助电源进行复位，但辅助
7、电源一直报中间直流过压故障，因此判断在整个时间段内APU 的输入电压和中间直流电压波形异常，判读与下载图示一致。原因分析：根据故障现象及现车检查、试验情况，判断造成 CRH2A 辅助电源装置故障的原因是其输入电压畸变严重，尖峰毛刺较多。根据辅助电源启动逻辑，此时动车组辅助系统和牵引系统都未投入，电压畸变非动车组自身造成。当APU 启动充电时，畸变波形和尖峰毛刺对辅助电源直流回路进行充电，导致其 中间电压上升直至报辅助电源逆变器输入过电压故障。由于 01、00 车 APU 复位后持续报出该故障，导致辅助电源无法正常运行，造成牵引设备无通风冷却能力，导致全列失去牵引。处理措施：为了防止由于高次谐波
8、谐振引起接触网网压异常波动造成的动车组辅助电源装置故障影响扩大化，安排 2 名随车机械师值乘，担当西宝交路的随车机械师须熟练掌握辅助电源故障处理流程和动车组救援作业标准及流程。对辅助电源装置故障进行持续跟踪，并按照要求记录跟踪信息，西宝动车组发生辅助电源装置故障后，动车组入库检修时，一是下载故障数据，进行统计分析，准确判断故障区间及出现的规律，二是检查辅助电源装置接触器触点是否良好，全面保证动车组配件正常。五、CRH2 动车组辅助电源故障途中应急处置 CRH2A 型动车组 1、8 车同时发生辅助电源故障，在故障记录中确认为逆变器输入过电压，经过系统研究及实际运用分析，采用以下应急处理。1.司机
9、进行RS 复位，若故障消除，正常运行。2.RS 复位无效时，司机通知随车机械师，随车机械师断开 1、00 车“辅助电源装置控制”断路器 30s 后投入，通知司机 RS 复位，若故障消除，正常运行。3.若故障未消除时，随车机械师通知司机断开主断路器，随车机械师断开“辅助电源装置控制”断路器保持 3 分钟后再闭合，并通知司机 RS 复位闭合主断路器，若故障消除，正常运行;4.若未消除时，随车机械师通知司机断电降弓，随车机械师断开“辅助电源装置控制”断路器保持 5 分钟再闭合，并通知司机 RS 复位，同时动车组升弓供电，若故障消除，正常运行;5.故障仍未消除时，司机与随车机械师重复上述第 4 步操作
10、。6.以上操作完毕后仍然无效，由应急指挥人员向局调度申请附近和谐机车降弓断电，10 分钟后动车组升弓闭合主断路器正常后维持运行。六、CRH2A 型动车组辅助系统故障测试 结合故障案例，利用示波器检测设备记录动车运行过程中的测试电气量变化情况及谐波含量，包括动车组正常运行、停车及换端等工况，对比分析得出动车组运行全程网压有效值没有超过 30KV，在正常范围内，但通过对比得出出故障发生时刻的网压有效值要略高于其他时段。且此刻列车正好过分相会引起电压冲击，故较易引起辅助电源逆变器输入过电压。目前，根据动车组运用条件，在客运专线未完善的情况下，部分既有线路存 在一般客车与动车组混跑的情况，这就导致了接
11、触网 25KV 高压不稳的情况发生。因此解决此类状况只能存线路、设备两方面入手，线路问题在短期内无法有效解决，只能考虑从动车组辅助电源设备自身出发，寻求解决方案，建议由生产厂家提高辅助电源中间直流环节检测电压，以适用于既有线盒动车组混合运行的情况。七、结束语 综上所述，针对 CRH2 动车组辅助电源故障的分析研究，对于提高我国动车组的检修质量及应急处置水平等方面有着重要意义，为 CRH2 动车组全列报辅助电源故障提供了应急处置方法，在后续设备的提升方面明确研究了方向。希望在今后的铁路产业研究中，注重对动车故障方面的研究，为动车组检修事业提供帮助。参考文献：1劉志明.动车组装备.北京：中国铁道出版社，2007 2张曙光.CRH2 型动车组概论.北京：中国铁道出版社，2006 3刘丹凤，黄云鹍，张惟皎，管江旗.动车组故障编码方法分析铁路计算机应用，2013 年 1 期