机车微机控制系统常见故障的分析及应急处理.docx

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机车微机控制系统常见故障的分析及应急处理

第五节机车微机控制系统常见故障的分析及应急处理

一、故障分析

1．电机电流不正常

电机电流不正常故障通常可分为三种情况（见图6一16）:

（l）电机无流故障，使机车失去牵引力或制动力。

（2）电流不平衡故障，两转向架电流不平衡影响机车功率的发挥·

（3）电流冲动故障，可能引起机车窜动，使乘务员处于高度紧张状态。

a．电机无流原因分析

电机无流的原因有两大类多种因素，如图6一17所示。

引起电机正常无流的主要原因是系统卸载或手柄位置不当。

系统卸载命令来自运行安全防护装置，当机车速度接近该区段限制速度时，为防止超速而要求卸载取消牵引力。

手柄位置不当是指手柄位置与实际速度配合不当，因为特性控制时，如果实际速度超过牵引准恒速控制范围或低于电制动准恒速控制范围，都会无电流。

只要牵引提升级位、电制动降低级位就会有电流产生。

在自动过电分相收到过电分相预告信号后，首先要封脉冲，再去跳主断路器。

外部复位时，强制封锁脉冲而无流。

引起故障无流的原因有七个：

没有牵引或制动命令、无司机给定、没有预备好、主电路（电枢电路和励磁电路）没构成、无牵引制动响应信号、微机自身电源不正常（如二次保护或故障）及脉冲封锁。

如果是微机电源二次保护，则可分合一次“电子控制”自动开关，使电源重新启动。

如果主电路已构成但无牵引制动响应信号，则应检查电空接触器的联锁触头。

产生脉冲封锁的原因有九种：

同一转向架上两电机切除时，该转向架不需要触发脉冲；既非牵引又非制动时，将指令清零而封锁脉冲；由于转向架故障（如电机过流、电机过压、超速、小齿轮弛缓）、整流桥过流、励磁过流、网压过压或欠压时，在保护电器动作前，先要封锁触发脉冲；微机本身如果插件未插到位，使系统处于复位状态而封锁脉冲；微机内部脉冲控制器（NcTR）的移相指令来自它与单板机（SBC）的通信，如果通信失败持续一定时间，NCTR将封锁触发脉冲。

在故障无流的多种原因中，属于微机控制自身原因的有3种。

b．电流不平衡原因分析

引起两转向架电流不平衡的原因有三大类，即止常小乎衡、轮径设．定小当扣故阶小平衡，见图6一18，下面具体分析。

正常不平衡可能是由牵引电机特性差异、空转及轴重转移补偿引起。

两转向架的电机特性差异可造成轻微的不平衡，一般应在100A以下，如果超过该值就要查找其他的原因。

由于空转（滑行）造成的不平衡应该是短暂的，空转恢复后，两转向架电机电流应趋于平衡。

由轴重转移补偿使前转向架电机减流和后转向架电机增流，只在电机电流大于额定电流时才出现，额定电流以下无轴重转移补偿。

轮径设定不当会引起两转向架电机电流的不平衡。

因为每轴速度不仅与车轮转速有关，还与它的轮径有关。

轮径设置值保存在LDIP（机车信息处理插件中），它自带可充电电池用于数据记忆。

如果两转向架轮径设定不一致，即使转速相同，但最后反映的速度是不同的。

当从恒流起动加速时，两转向架进入准恒速控制就不同步，速度高的那个转向架的电机电流会明显减少，即使在准恒速控制时，由于两转向架速度不同也会造成电机电流的差异。

造成轮径设定不同的原因可能有：

①新车出厂时未设定轮径，在工厂试验线上由于速度低在恒流控制时不会反映，而在干线上问题就会暴露出来；②由于更换LDIP插件，上、下插件箱中两块LDIP保存的轮径值不一致；③机车运行一段时间后，LDIP的电池损耗造成数据丢失。

故障不平衡的原因有四种：

①电流和电压传感器不准确，造成电流不一致，通常是使用中传感器发生漂移、静差过大所致，可在静止时低级位、在格式2下检查各个电机的电压和电流，如果静差超过50A或50v，应予更换；②硅机组的某个桥臂损坏，在低速时电流差别不会明显，可通过增加移相控制量来达到所要求的电流，当速度提高后，可用的整流桥已全开放、整流电压不能再增高时，两转向架电机电流差就会非常明显；③小齿轮弛缓引起的电机转速升高而导致电流减少，当同一转向架上两个电机电流的差值达到某一程度（30%）并持续一段时间，则小齿轮弛缓保护动作，以防止电机损坏；④如果其中一个转向架的控制系统出现故障，自然会造成该转向架电流不正常，从而出现两转向架电机电流不平衡。

上述电流不平衡的多种原因中，与微机系统故障直接相关的有2种，此外，轮径设定与维护有关。

c．电流冲动原因分析

引起电流冲动的原因如图6一19所示。

直流电机有下列基本公式：

式中：

爪为电机电流；认为整流电压；ce为电机常数；。

为电机转速；，为磁通；艺R为直流回路电阻。

磁通***取决于励磁电流***，而***与****间在未削磁时，与固定分路系数成比例；在削磁以后，与磁场削弱系数成比例。

由上述公式可见，造成***冲动的原因是：

****突变或****突增、n突变。

转速突变发生在空转时，尤其在低级位时引起的电流冲动比较明显。

例如，手柄4级，机车刚起动时，v=Zkin/h，空转发生时△v二6km/h，亦即空转的轴转速增至4倍，电机电流就会变得很小，而空转恢复时电机电流又回到48oA。

高级位上的空转对电流冲动的影响相对要小些。

如果在低级位时而空转时而恢复，就会造成电流来回摆动，如果有两个电机同时发生这种情况，就会造成电机窜动的感觉。

这种情况在实际现场机车起动时发生过多次。

如果手柄先在2级停留，待有了速度后再升到4级，就可以减少这种情况的发生。

***的突变可造成**冲击。

***突变一般由电空接触器触头接触不良所致。

这种情况在机务段也时有发生，主要原因是因为机务段用的电空接触器触头都为无银触头，而原设计为银氧化锌触头。

无银触头由于氧化及触头压力不够，造成初始接触电阻大，接触不良，电压提高后使氧化层薄弱处击穿，开始点接触导电。

随着电流通电发热和电压的继续提高，触头表面产生融蚀，随着融蚀区的扩大，使接触电阻突然变小，这样会造成电机电流的突变而引起电机电流冲击。

因此，在新造机车上必须禁用无银触头，对已出厂的机车应限期分批更换。

影响伪突变的第一个原因是爪反馈，开始无电流反馈，之后回路接通，由于移相控制量已经较大而造成电流冲动，这可能是电流传感器故障或主回路母排连接松动引起的。

影响**突变的第二个原因是脱弓，在固定区段，由于弓网关系配合不好，脱弓造成的电流由0到大电流的冲击，任何级位上都可能发生。

目前，脉冲控制器只要无网压超过26.59ms就封锁脉冲，如果脱弓接近0.55，则在脱弓期间，由于脉冲控制器已封锁脉冲，电机电流为续流，当弓网关系恢复正常时，必然会产生很大的电流冲击。

脱弓0.5s以上，欠压保护动作。

影响**突变的第三个原因是硅元件损坏，可造成一个桥臂不导通。

此时若在正常位，并不发生电流冲击，如果在故障位，且由已故障的那个转向架控制全车，则会发生电流冲动。

影响**突变的第四个原因是脉冲控制器NCTR与单板机通信发生故障，如果单板机PI调增长很快，则通信恢复时，由于移相控制量的突变也会引起电流冲击。

影响**突变的另一个重要原因是给定量（即目标控制值Iss）的突变。

这可能是：

①司机给定电位器接触不良，指令时有时无；②司机给定电位器负线断线，手柄一离开零位就给出最高值；③指令不唯一，非操作端的司机给定不在零位，操作端一旦给出牵引命令，虽然级位在0位，但另一端已发出级位指令；④插件未紧固好，速度增大后由于振动造成插件接触不良而复位；⑤速度传感器松脱造成速度信号时有时无，无速度时处在恒流起动状态，有速度时处在无流状态，从而引起电流的大幅度摆动造成冲击。

综上所述，造成电流冲动的多种原因中，属于微机控制系统的故障只有2种，绝大部分故障是由外部原因造成的。

2．过载

发生下述情况，都可能引起过载而跳主断路器：

（l）司机台仪表显示在正常范围内时过载即假过载，原因是微机控制系统内部A/D工作异常或保护逻辑误动作。

（2）电流传感器故障无电流反馈时发生过载。

（3）电压传感器故障失去限压功能时。

（4）硅机组触发电路故障时。

3．窜车

所谓“窜车”是指司机控制器手柄一离开零位就有较大的电枢电流，以下情况可能引起该故障：

（l）司机控制器指令不正常，手柄一离开“旷位，就有大的输出。

（2）同步信号相位反接。

（3）操作端信号不唯一。

（4）微机控制器内部无电流反馈信号。

（5）变流器触发级故障。

4．励磁电流给不上

（l）励磁接触器没有闭合，励磁电路未形成回路。

（2）励磁接触器辅助节点不良。

（3）预备、零位不正常。

（4）速度传感器故障。

5．无加馈电流

（l）励磁未达到限制值。

（2）加馈桥未工作。

故障现象与故障原因是多种多样的，以上只是一般性的介绍，只有全面了解机车，并在实际运用中积累经验，总结和提高，才能做到有的放矢，手到“病”除。

二、故障定位

1．确认是否微机柜故障

微机控制柜以高可靠性为主要设计原则，从元器件的选型、采购、筛选以及生产过程中的质量保证措施和调试实验程序都是十分严格的。

一般来说微机柜的工作是可靠的，同时微机控制系统又是一个十分复杂的系统。

因此，为了少走弯路，在怀疑微机控制装置故障之前，应该首先确认：

（l）主电路、接点控制电路及检测部件等环节是否正常，因为微机控制柜必须依赖这些部分提供的信号来工作。

（2）主电路是否已经构成，线路接触器主接点及辅助接点是否可靠闭合。

（3）与微机柜有关的状态控制信号是否送到微机柜，是否正确，如牵引、牵引响应、制动、制动响应、零位、准备、操作端、转向架切除等。

（4）给定值（司机控制器指令）及反馈值是否正确送到了微机控制柜，如司控器指令、速度信号、电机电流、电机电压、励磁电流等。

（5）网压同步信号是否正确送到了微机控制柜。

（网压同步信号可以通过以下几种办法来确认：

①司机台故障显示屏的显示；②液晶显示屏的故障显示；③打开微机控制柜门盖，观察插件面板指示灯状态和通过测试孔测量可疑信号。

）

2．微机控制箱故障范围判别

微机控制箱正常工作时：

09插件面板“工作”绿灯亮；05插件loA灯亮；57号插件7A灯闪烁；按下41号插件面板按钮，该板如有数码管应显示“FF”。

故障时，可以根据故障现象来确认故障范围：

（1）电源：

（2）特性控制级：

（3）变流器控制级：

（4）其它：

41号板29A灯亮或61号板2B灯亮，表示特性控制级与变流器控制级级间通信故障。

01号板2B灯亮，表示解调值超限。

05号板10A灯灭或闪烁，表示网压过零同步信号故障。

三、常见故障应急处理

下面以sS7E型机车微机控制系列为例，介绍一些常见故障的处理方法。

1．微机控制系统死机故障

如果出现该故障现象，司机应先将主手柄回零后，按司机操纵台一上的“复位”按钮，再重新提手柄。

对于由微机死机造成的故障，在按“复位”按钮后应能够消除。

如上述方法不行，应采取另外一个更为有效的办法，即将“电子控制”自动开关断开后再合上，使CPU上电初始化。

2．空转／滑行保护故障

在微机柜副柜面板上设有钮子开关，向上为空转保护投入，向下为空转保护切除。

若遇到速度传感器故障、空转保护频繁动作，则可切除空转保护。

空转保护切除时，有关空转保护的程序仍在运行，仍会进行自动撤砂和空转显示，但不进行减流。

3．正常无流

正常无流又有两种情况：

一是手柄位置不当，由控制特性引起的无流，例如，牵引手柄放在N级，当机车速度大于10Nkm/h时必然产生无流现象，此时只升高手柄级位就会有电流产生，再如，制动放在N级时，当机车速度小于loN恤／h时，也会无流，此时若将手柄转向更低级位就会有电流产生；二是由安全系统要求产生的卸载无流，机车微机控制装置在接到此命令后卸载封锁脉冲。

无流故障现象与处理如下：

（l）线路接触器未闭合，主电路未构成。

观察司机调速手柄是否离开“o”位在牵引级位上，如不在牵引级位上，属于正常。

如在牵引级位上，则检查高压电器柜线路接触器KMI-KM6是否吸合，不吸合，则把调速手柄退回“O”位，检查处理线路接触器故障。

（2）预备、零位、牵引、制动等状态信号不对，引起微机柜封锁脉冲。

机车运行过程中，最常见的是预备不好，即司机主台显示屏上预备灯不灭。

·预备灯不灭，KM7、KMS不吸合：

LCU显示故障为LCU脱扣，如不换向，则为FA20脱扣；如换向，手柄向前位不吸合而打向后位吸合，则是Yv5、Yv6）或连锁故阵；如打制位吸合，则为Yvg、Yvlo或连锁故障，如仍不好，则为51号一调压阀故阶或训压过低，造成换向开关不到位。

·预备灯不灭，KM7、KMS吸合：

第一，可以分别用一架车试验以区分是否为KM7、KMS连锁故障，如为联锁故障，可以短接（上、下短接），但应防止接地，短接后手柄打“o"位，"0"位灯不亮，KL10吸合；第二，更换LCU；第三，如蓄能灯亮，则为9KF故障，可短接850~650线。

·预备灯灭无压无流：

当AT一架显示故障时，手柄回“o”位，按复位键，如仍不好，可以更换AT柜；当两架同时显示故障时，检查恢复AT脱扣，如一架无励磁电流，则为该架机车的励磁回路快熔烧坏或电流传感器故障，如两架均无压无流时，则更换AT柜。

（3）微机柜未收到司机给定指令，可能是司机控制器电位器无电源、电位器无输出、传输线断线或接触不良引起，检查处理电位器及接触线。

（4）微机柜未收到牵引响应或制动响应信号。

这可能是牵引主电路或制动励磁电路未构成，也可能是线路接触器和励磁接触器的联锁接点不良。

检查线路接触器、励磁接触器的连锁触头接点是否良好，如不好则处理或更换。

（5）微机柜中，某个插件箱的电源插件不正常，电源插件故障使插件箱无法工作。

电源插件自身带有过流过压保护，如果由于过流过压保护动作，电源插件也不能产生正常的电源，有可能是电源自身保护造成的。

这时则用分合“电子控制”自动开关的方法，使电源重新启动就可解决。

（6）微机柜封锁脉冲。

脉冲控制器复位封锁脉冲的条件有10种情况，一般应首先考虑没有同步电压或插件未插到位。

此外，外部复位继电器不释放、带插座的芯片接触不良等也可能造成无流。

检查复位继电器或插件上的芯片是否松动、接插件是否插紧牢固。

4．电流不平衡

（l）由传感器引起的电流不平衡。

机车交车过程中，出现电流传感器和电压传感器有正偏或负偏。

当传感器上加了土24V电源后，此时电机虽无电流或无电压，仪表上仍有显示。

一般固定的静态偏差很少见，绝大多数都是在牵引制动反复操作几次后产生的，此时若断开土24v电源，偏差就可消失。

地面上对传感器进行测试并没有发现什么不良现象，一般偏差可达士7oA左右。

在静止加馈试验时，某个电机无加馈电流，也可能是由于电流传感器负偏引起的；电机电流相差10oA也是由传感器正、负偏造成的。

表现的现象虽然不同，但原因就是一个，出现这种情况须更换电流传感器，以消除故障。

如果静止时就有电机电压显示，也必须更换相应的电压传感器。

由于电流传感器不正常造成的电机电流不平衡，往往表现是某一电机电流偏大或偏小。

同一架的三个电机电枢并联，整流电压相同，由于电机特性差异引起的负荷分配不均不应该太大，若同一架的两个电机电流相差很大，就对电流传感器进行检查，如发现确实为传感器故障须更换传感器。

（2）硅元件损坏引起的电流不平衡。

当某个桥臂的快熔烧损，硅元件击穿或损坏时，必然会引起两架电流的不平衡。

在主桥没有全开放以前，电流不平衡现象并不明显，因为系统为闭环控制，可一以靠增加姚，来得到所需的电流。

当主桥全开放或已达到电机限压时，电机电流不平衡现象加剧。

即使将转换开关转至故障位，由良好的一架微机扣控制全车，此现象也不能消除。

运行中可检查两架的UE.（65号板位30B），若发现某****相差较大，回库后应对硅元件和快熔进行检查更换。

（3）由于轮径设定不当引起的电流不平衡。

在恒流起动时，两架电流相同，但进入准恒速控制时，两架有先后，电流不平衡，此现象容易在新车上产生。

通过显示屏上的按键对轮径进行设定后，再运行时电流不平衡现象消失。

每个插件箱都按相同的方法对4个速度进行处理，所得结果应是相同的，此数据再乘上轮径系数（实际轮径与半磨耗轮径的比值）才是机车的实际速度。

对于新车，在轮径未设定前，两架的轮径值肯定不会一致，因而计算得到的机车速度也不一致，这就是两架进入准恒速先后不一致的原因。

通过对上、下机箱65号板位26B的测量，可以发现有明显差别。

轮径设定值保留在有备用电池的RAM中，若电池亏损，应予更换，否则也会造成上、下机箱轮径设定值的不同。

另外，当更换LDIP故障记忆传送插件时，也必须重新设定轮径，以免上、下机箱轮径设定值不一致。

（4）由于微机本身故障引起的电流不平衡。

在发现两架电流不平衡后，将转换开关转到故障位，由良好的一架微机柜控制全车，若此时电流不平衡现象消除，有可能是由于微机本身引起的。

要判断是哪个插件故障引起的，需要对现象进行综合分析。

简单可行的办法是：

将上、下机箱相应的插件对调，一般首先对调脉冲放大和脉冲控制器插件，其次可对调继电器转换插件和模拟量输入／输出插件。

如对调以后故障消失，则可断定是该插件故障，更换插件即可。

（5）由于空转引起的两架电流不平衡。

此现象属于正常现象。

空转时，由于空转保护引起减流，在空转消除后，两架电流恢复平衡。

（6）由接插元器件松动引起的电流冲动或无流。

每个插件上，为了便于更换有些集成芯片加装插座。

机车的震动可能造成芯片与插座接触不良，应定期检查，并按紧所有带插座的芯片。

（7）速度传感器故障引起的电流不平衡。

当速度传感器故障或连接松脱时，会引起防空转保护误动作，从而引起电流不平衡。

从65号板位27A~3OA读取4个速度，可以判断速度传感器有无问题。

如有问题则更换速度传感器及连接线。

5．过载

（l）电流传感器故障，无电流反馈时，更换电流传感器。

（2）电压传感器故障，失去限压功能时，更换电压传感器。

（3）变流器触发级故障时，应检查触发电路输出脉冲是否正常。

发生上述情况，都可能引起过载，使主断路器跳闸。

4．窜车

所谓窜车，是指手柄一离开“0”位就有较大的电枢电流。

（1）操作端信号不唯一，即非操作端的扳钮开关有不锁在“O"位的，检查非操作端的扳钮开关是否锁在“O"位，如不在则均打到“0”位。

（2）微机柜内部无电流反馈，****很大。

（3）变流器触发级故障。

以上分析了可能引起常见故障的原因，重要的是要根据现场情况进行综合分析、判断。

出现故障时，一般应首先排除芯片松动和插板没插好的因素，然后再进一步寻找其他原因。

如运行途中窜车保护动作，主断路器跳闸，应重新闭合主断路器，按复位按钮，如消除不了,则需无电转换AT柜。