（一）阀维修检测及处理

（1）阀维修检测

风源制动系统作为电客车的关键系统，其系统功能的实现，主要是通过各个阀件将压缩气体进行再次分配，最终将所需的气压传递到基础制动装置，完成制动功能的实现，所以车下的各个阀件便是制动系统的关键。但是，随着运营时间的增加，阀件内部机械部件、橡胶部件均出现不同程度的磨损、老化，因此，制动阀类维修、检测及处理成为制动系统维护的关键。本部分将以制动系统中必要的调压阀、安全阀维护方式为例，对制动阀类维修、检测及处理进行讲解。

（2）调压阀

1）调压阀基本结构及原理

调压阀是连接在风源管路中，根据预先设定的压力值对气体压力进行调整的机械阀。调压阀安装在转向架空气弹簧进气管路一侧，将总风压力调整至（700±10）kPa并供给至空气弹簧，一是防止空气弹簧压力过大导致空气弹簧爆裂；二是防止主风压力较小时空气弹簧风压回流泄漏。

调压阀结构图如图4.69所示，工作时共有3个动作位置：

①充气位置：二次侧压力下降至调整压力以下时，供给阀打开，压缩空气由一次侧进入二次侧，即空气弹簧压力低于（700±10）kPa，且主风压力高于（700±10）kPa时，调压阀打开，主风给空气弹簧充入压缩空气。

②重叠位置：二次侧达到了调整压力，供给阀关闭，两侧空气无流通和排除，即空气弹簧压力达到（700±10）kPa时，调压阀关闭，主风和空气弹簧风压隔断时的一种平衡状态。

③排气作用：二次侧压力因某种原因达到压力调整值以上时，排气阀打开，二次侧排气直至压力达到调整压力值，即空簧压力过大时，调压阀排风阀打开，将空气弹簧压力排出，以使空气弹簧压力达到要求值。

图4.69　调压阀结构图

对于调压阀，主要有泄漏试验、灵敏度试验和容量试验性能指标的要求，具体情况见表4.10。

表4.10　调压阀主要性能指标检测

在调压阀的使用过程中，只要其各项性能满足要求，阀件在装车后就能够满足其使用要求，从而保证空气弹簧的正常压力。因此调压阀维修的主要依据是恢复调压阀各项性能指标。

2）调压阀的维修

由于制动系统属于行车安全的关键系统，各个地铁公司在维修时都采用比较保守的策略，即过度依赖于设备厂家提供的技术资料，对于部件更换、检修标准等都完全按照厂家提供的通用技术资料执行。这样导致了部件的过度维修，造成了成本上升和维修工作量的增大。

考虑不同区域设备使用状况的差异，制动阀类的维护可以采用“联系实际使用，立足部件状态，兼顾技术文本”的思路，从而开展阀类自主维修的研究，以调压阀为例，具体如下所述。

①深入研究部件结构，掌握动作原理。首先要对调压阀的基本结构、动作原理、性能参数等技术关键点进行深入研究及分析，做到对维修部件掌握透彻，具体已在上文提到。

②研究阀类关键性能指标与实际使用的关系。调压阀性能要求二次侧压力调整值为（700±10）kPa，但是如果压力调整值为500 kPa，将会导致电客车空气弹簧压力为500 kPa，空簧压力过低将导致在车辆载荷相同的情况下车辆地板面高度降低，因站台高度不变，则车辆地板面与站台将不能保持同一高度。因此，对于性能指标与实际使用关系的研究是决定维修方式的重要依据。

③研究各部件与性能指标的关系。首先确认调压阀的气密性实验、灵敏度试验与哪些部件有关系，以及有何种关系。明确部件与阀整体性能的具体关系，才能够在维护过程中明确检修重点，为阀正常检修流程及故障排查提供依据。以下是对调压阀各个部件与气密性、灵敏度性能关系的分析表，具体见表4.11、表4.12。

表4.11　气密性影响因素表

表4.12　灵敏度影响因素表

④拆解部件，掌握零部件使用状态。通过对已经使用多年的部件进行分解评估，结合部件与整体性能的关系对各个部件进行评估。如对弹簧进行力学性能检查，评估其自由状态和符合能力；对于供给阀导承检查评估各个重要配合尺寸，评估及磨耗限度是否超限。以下是对某批使用5年的调压阀某弹簧评估的数据，其标准为：自由长度30 mm，载荷要求：21 mm时负荷为（34±2）N，弹簧评估数据见表4.13。

表4.13　弹簧评估数据

⑤确定维修策略。通过对1～2列车制动阀的评估，确定各个部件整体状态，并根据数据积累确定必换件、故障件，并确定物资采购量。

通过评估确定了再架修期对调压阀采用表4.14所示维修方式进行维修。

表4.14　调压阀维修方式

⑥开展维修并不断优化。按照原定维修策略，在维修过程中通过数据的积累，不断优化维修策略，最终形成科学、合理的维修策略。

（3）安全阀

1）安全阀的基本结构及原理

安全阀是一种安全设备。当气动设备内的压力因某种原因上升并超过规定值（最大值）时，它向外排出压缩空气，防止因设备破损而造成事故。

如图4.70所示，安全阀由壳体、阀、阀杆、弹簧、调整螺套、排气调整螺母、固定螺母以及盖形螺母所组成。为了防松，将盖形螺母用保险铁丝固定到壳体。

在位于阀杆的凸缘与调整螺套之间的弹簧的作用下，阀被压在阀座上。

如果作用在阀下面的压力腔（h）内空气压力大于弹簧力，则阀上升并离开阀座。阀一旦离开阀座，则其承压面积增大，将以阀座为导承快速上升，气动设备内的大部分压缩空气经通路（b）被排出至大气中。有一部分压缩空气经通路（c）→（e）腔→通路（f）→（g）腔→通路（a）被排出至大气中，但由于通路（a）具有节流效果，故在（g）腔产生背压。此时的阀升程决定于阀杆与盖形螺母之间的间隙。

如果气动设备内的压力因排气而开始减小，则弹簧力将阀杆与阀向下推动。此时，在（g）腔所产生的背压作为将阀向下推动的力而作用在阀上，与弹簧力一起将阀确实地按压在阀座上。

对于安全阀，主要有以下性能指标的要求：调整试验和泄漏试验，具体情况见表4.15。

表4.15　安全阀性能指标要求

图4.70　安全阀基本结构

在安全阀的使用过程中，只要求其各项性能满足要求，阀件在装车后能够满足其使用要求。因此安全阀维修主要依据是恢复安全阀各项性能指标。

2）安全阀的维修

与调压阀的方案基本一致，安全阀的维护方案也可以从以下几步开始研究分析。

①深入研究部件结构，掌握动作原理。要对安全阀的基本结构、动作原理、性能参数等技术关键点进行深入研究及分析，做到对维修部件掌握透彻，具体已在上文提到。

②研究阀类关键性能指标与实际使用的关系。安全阀性能要求开始排气的压力调整值为（950±20）kPa，但是如果压力调整值偏高或者偏低，则会导致列车总风压力过高或者总风压力不足。因此，对于性能指标与实际使用关系的研究是决定维修方式的重要依据。

③研究各部件与性能指标的关系。首先确认安全阀的调整实验、泄漏试验与哪些部件有关系，以及有何种关系。以下是对安全阀各个部件与调整、泄漏性能关系的分析表（表4.16），具体如下：

表4.16　安全阀各个部件与调整、泄漏性能关系分析表

④拆解部件，掌握零部件使用状态。通过对已经使用多年的部件进行分解评估，结合部件与整体性能的关系对各个部件进行评估。对安全阀进行分解评估，分别对阀、弹簧、阀杆等零部件进行状态评估，发现其状态基本良好，可以确定其为故障维护。但安全阀属于关键部件，而且弹簧的作用极为关键，因此确认弹簧为必换。

⑤确定维修策略。通过1～2列车制动阀的评估，确定各个部件整体状态，并根据数据积累确定必换件、故障件，并确定物资采购量。

通过评估确定了再架修期对调压阀采用表4.17所示维修方式进行维修。

表4.17　调压阀维修方式

⑥开展维修并不断优化。按照原定维修策略维修过程中通过数据的积累，不断优化维修策略，最终形成科学、合理的维修策略。

（4）总结

按照该维修方式制订的阀类部件维修策略，通过多列车的维修验证，且车辆制动系统在经过1年的使用后状态功能正常，完全满足电客车的使用要求。因此该制动阀类的维修思路及方式验证可行，可进一步推广该思路，在其他制动系统及大架修修程中开展同类部件的维修。

（二）制动减速度和制动距离测试

（1）制动距离的计算

对列车来说，列车中各车的制动缸理论上应立即、同时开始充气增压，但实际上，在施行制动时，首先存在一个制动控制指令经列车信息控制系统传输的网络通信延迟，然后，在制动控制单元BCU接受制动指令到BCU将控制信号传送至电空转换阀还有一定的延迟，这说明列车中各车的制动缸并非立即、同时开始充气增压。但这些时间延迟为毫秒级，所以各制动缸压力开始上升的时间滞后和时间差别很小；另一方面，制动缸压力也有一个上升的过程，各制动缸的空气压力并非在瞬间达到最大值。

如图4.71所示，t0和tm分别为从开始施行制动至第一辆车和最后一辆车制动缸压强开始上升所经历的时间。在t0的时间内，列车实际上在惰行，无制动力和牵引力，称为纯空走时间。tc为制动缸充气时间（每一辆车制动缸压力由0上升到预定值所经历的时间）。ta为全列车制动缸充气时间（从第一辆车的制动缸压力由0上升开始，到最后一辆车的制动缸压力上升到预定值为止所经历的时间）。

因此，列车制动的全过程可分为3个阶段：无制动力的纯空走阶段、全列车闸片压力由0上升到预定值的递增阶段和全列车闸片压力保持不变的稳定阶段。通常，为了计算方便，假定全列车的闸片在压力递增阶段的某一瞬间同时压上车轮，并且闸片压力在该瞬间从0突增到最大值，如图4.72所示，虚线部分即为假定的情形。

图4.71　制动缸压强的上升

图4.72　空走距离的原始概念

这时，列车制动过程就被简化成两个阶段：前一阶段是从施行制动到假定的闸片压力突增的那一瞬间，为毫无制动力的空走过程，它所经历的时间称为空走时间，以tk表示，列车在这一段时间内所走过的距离称为空走距离，以Sk表示；后一阶段为从压力突增那一瞬间到列车停住的阶段，这一阶段是全列车闸片压力保持预定值的有效制动过程，它所经历的时间称为有效制动时间，以te表示，在这一段时间内走过的距离称为有效制动距离，以Se表示。因此，制动距离Sb可按下式计算：

Sb＝Sk＋Se

1）空走时间与空走距离的计算

列车在平道、上坡道和坡度绝对值较小的下坡道上运行时，速度逐渐降低，空走距离较短；而在较陡的下坡道，当坡道下滑力大于列车的基本阻力时，在空走时间内列车速度不但不降，反而会逐渐上升，空走距离较长。为简化计算，通常假定在空走时间内列车速度不变，始终等于制动初速度，至于线路坡度对列车速度和空走距离的影响，采用修正空走时间值的办法来解决。这样，空走距离可以简单地按下式计算

式中　v0——制动初速度，km／h；

tk——空走时间，s。

空走时间tk可以通过试验获得经验公式计算，此处引入国产CRH系列动车组紧急制动（纯空气制动）空走时间的计算公式定为

tk＝3－0.08ij（s）

式中　ij——加算坡度千分数，当ij＞0时，规定按ij＝0计算。关于空走理论具体介绍可参考专业书籍。

2）有效制动距离的计算

①制动距离标准。根据《中华人民共和国交通运输行业标准》“城市轨道交通设备设施维护与更新技术规范第2部分：车辆”中明确指出，在列车动态调试中，检查各系统动态功能、测试制动距离等，要求功能正常，参数满足标准。

根据《车辆基本技术条件》，平均制动减速度要求：

在额定载员情况下，在平直干燥轨道上，车轮半磨耗状态，列车在最高运行速度80 km／h时，从给出制动指令到停车，平均减速度为：

最大常用制动：≥1.0 m／s2；

紧急制动：≥1.2 m／s2；

电阻制动能力：仅实施电阻制动时，列车可达到的平均减速度不小于0.8 m／s2（50±5 km／h）；计算用黏着系数：0.16。

②制动距离测试方案。就目前的情况，测量制动距离有下述几种方案。

a.人工测量法。人工测量法就是列车在试车线规定速度下运行，当运行至某一点时，按照试验规定进行减速，列车在减速度的作用下停车，此时，车上的人员下车测量减速前到减速后的距离。此种方法测量简单，但是误差较大，而且很受列车操作人员的影响，故不推荐此法。

或者可以采取将停车距离以实际的形式在试车线上标出，让列车直接在试车线上进行测试，只测试其是否满足标准。但是此法对列车操作人员要求较高，且对实际运行速度的精度也有一定的要求，故在实际操作中很难进行。

b.数据测量法。数据测量法就是利用BECU内部的记录，通过电脑与BECU连接读取相关数据，再利用微积分将制动距离计算出来。

或者记录试验测试时间区域，通过测试完毕后查看列车CF卡数据，寻找对应时间记录范围，获取相关数据。

此测量方法测量相对简单，无论是BECU内部记录数据还是CF卡数据记录相对准确，而且可以利用现有的设备就可以完成测量。由于涉及数学计算，容易产生累积误差。

c.多普勒雷达测量法。多普勒雷达测量法就是在列车上架设多普勒雷达进行测量，通过计算机读取具体测量数据。

多普勒雷达的工作原理可表述如下：当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差，称为多普勒频率。根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。同时用频率过滤方法检测目标的多普勒频率谱线，滤除干扰杂波的谱线，可使雷达从强杂波中分辨出目标信号。所以多普勒雷达比普通雷达的抗杂波干扰能力强，能探测出隐蔽在背景中的活动目标。

多普勒雷达可以直接测量列车的制动距离和制动时间，通过制动距离和制动时间反向计算平均减速度。

（2）总结

制动距离测试及制动减速度的测试都是对车辆制动系统性能的一个基本的判定，一般来说，均可通过测试其制动距离来反向推算制动减速度，再与设计要求进行对比，从而判定车辆的制动性能。

（三）制动控制器监控数据分析

（1）监控数据

制动系统相关信息一般会被制动控制器所记录，只有准确读取相关监控数据，才能对系统状态进行准确判断。因此，制动控制器监控数据分析是分析制动系统故障的关键。本小节将以全国地铁所使用的几家主流系统为例，对制动控制器监控数据分析进行详细讲解。

（2）EP2002系统制动控制器监控数据分析

EP2002系统是克诺尔公司生产制造的制动系统，其监控数据一般存放在EP2002阀中，维护人员一般通过连接CAN线来读取数据。其监控数据主要为具体事件，信息内容简单，方便故障分析。

1）故障等级分类

在EP2002系统中，故障等级一般分为3种，而列车司机及维护人员必须根据故障等级情况来判断列车具体状况，从而决定列车的运营状态。下述为具体分类。

①大故障：大故障为等级最高的一级，当出现大故障时，列车制动系统已无法满足正常的制动需求，严重者将会危及行车安全，因此一般要求司机正常运行到下一站，清客，返回车辆段进行维护。

②中等故障：中等故障为中间一级的故障等级，当出现中等故障时，列车制动系统能基本满足制动需求，对行车安全危险较小，一般要求司机正常运行一个往返，然后返回车辆段进行维护。

③小故障：小故障为最低一级的故障等级，当出现小故障时，列车制动系统状态基本良好，对于正常运营不造成太多的影响，一般要求司机可以正常运营到当天结束，不再继续投入运营。

但是无论是哪个等级的故障，必须全部完成故障处理后才能上线运营。

2）具体故障描述

①单个网关阀严重故障。信息内容描述为：Serious fault of valve on x y。网关阀检测到相应转向架上一个或者多个制动控制系统故障，系统无法自行对这些故障进行修改，以致系统性能无法被接受，会报出此类故障。当出现此类故障时，整个列车制动性能已处于最低性能。

②单个网关阀中等故障。信息内容描述为：Medium fault of valve on x y。网关阀检测到相应转向架上一个或者多个制动控制系统故障，这些故障导致系统自身对其功能进行修改，以发挥系统降级模式下可能的最好性能，会报出此类故障。当出现此类故障时，制动控制系统的性能降低，但仍能满足列车基本的性能要求。

③单个网关阀轻微故障。信息内容描述为：Slight fault of valve on x y。制动控制系统没有检测到故障，但系统检测到了，需要进行一些预防性的维护措施及纠正措施，会报出此类故障。当出现此类故障时，制动控制系统总体性能良好。

④单个RIO阀严重故障。信息内容描述为：Serious fault of valve on x y。RIO阀检测到相应转向架上一个或者多个制动控制系统故障，系统无法自行对这些故障进行修改，以致系统性能无法被接受，会报出此类故障。此类故障等级与网关阀严重故障一致。

⑤单个RIO阀中等故障。信息内容描述为：Medium fault of valve on x y。RIO阀检测到相应转向架上一个或者多个制动控制系统故障，这些故障导致系统自身对其功能进行修改，以发挥系统降级模式下可能的最好性能，会报出此类故障。此类故障等级与网关阀中等故障一致。

⑥单个RIO阀轻微故障。信息内容描述为：Slight fault of valve on x y。制动控制系统没有检测到故障，但系统检测到了，需要进行一些预防性的维护措施及纠正措施，会报出此类故障。此类故障等级与网关阀轻微故障一致。

⑦单个智能阀严重／中等／轻微故障。可以参考网关阀严重／中等／轻微故障。

⑧速度传感器故障。信息内容描述为：Speed sensor fault of x y。EP2002阀检测到速度传感器故障，对于轮对无速度显示，受影响的阀只能根据剩余轮对的速度传感器传递速度信号进行防滑控制，所以受干扰的轮对防滑控制受限。因此在轮轨黏着不好的情况下，车轮有被擦伤的风险。当出现此类故障时，列车的防滑性能会降低。

⑨单个CAN总线故障。信息内容描述为：CAN1 Bus faulty or CAN2 Bus faulty。该单元CAN总线1或者总线2受到干扰时会出现此类故障，该故障发生后，系统自动切换到另一组能正常工作的CAN总线，提供同样的操作性能。当出现此类故障时，该车的制动控制系统保持正常的操作性能。

⑩CAN总线连接断开。信息内容描述为：CAN1 Bus faulty and CAN2 Bus faulty。CAN总线1和CAN总线2均出现故障时，会报出此类故障。当出现此类故障时，损失的制动力将被尽量弥补，转向架紧急制动不受直接影响，但状态信息丢失，防滑性能降低。EP阀内部制动诊断受限。

[11]载荷检测故障。信息内容描述为：ASP out of range x y。相应转向架上的空气弹簧压力无法被检测或者空气弹簧压力超出范围将会报出此类故障，这时，相应转向架将根据同一辆车上另一个转向架的ASP值进行制动。

[12]空气制动未缓解。信息内容描述为：Brake not released x y。当相应转向架上的阀期望检测到空气制动缓解状态，但实际检测到制动缸有压力时会报出此类故障。在这种情况下如果长距离牵引将产生闸瓦和车轮无法接受的热应力。

[13]制动力不足检测。信息内容描述为：BCP too low x。在常用制动时，在15 s中，实际所达到的制动缸压力比制动缸压力要求值低于设定值时，会出现此类故障。该转向架的制动控制系统性能下降，但仍能满足基于列车等级的可接受性能。

[14]与制动系统相关的故障描述。

[15]同时接收到制动指令和牵引指令。信息内容描述为：Command not consistent。当同时收到制动指令和牵引指令时会报出此类故障。当出现此类故障时，封锁牵引，施加全常用制动。

3）CAN单元级别的事件

在不考虑其他设备，仅基于对制动系统评估的基础上，CAN单元级别的事件分为3种：大事件、中等事件、小事件。这3种事件也被发送给ATI，由操作人员确认故障状态。

①大事件：大事件与大故障等级一致，一般要求司机正常运行到下一站，清客，返回车辆段进行维护。

②中等事件：中等事件与中等故障等级一致，一般要求司机正常运行一个往返，然后返回车辆段进行维护。

③小事件：小事件与小故障等级一致，一般要求司机可以正常运营到当天结束，不再继续投入运营。

4）具体事例

上文对各个故障信息内容进行了具体的描述，下面将以具体事例来说明制动控制器监控数据分析。

①事件背景：列车在正线正常运营时，AIT报CAN单元中等事件，显示制动力不足，司机确认信息后，正常运行一个往返，清客，然后返回车辆段进行维护。

②事件调查：列车维护人员分别下载了ATI数据和EP2002阀内部数据。

ATI数据显示在某一CAN单元内报出：“CAN单元内发生中等事件”“制动力不足”。

故障EP2002阀内部数据显示：BCP too low。

③原因分析：现在对逐条信息进行分析。

ATI数据显示的“CAN单元内发生中等事件”，可以根据CAN单元级别事件的中等事件进行分析，中等事件等同于中等故障，因此可以判断出故障等级，同时可以立刻给予司机准确的判断。

ATI数据显示的“制动力不足”，EP2002阀内部数据显示：BCP too low，可以根据制动力不足检测进行分析，说明在该故障阀内部，实际所达到的制动缸压力低于制动缸压力要求值的设定值，因此产生该故障。

所以，对于具体故障信息，只需根据实际显示的信息，对于查找具体故障描述，就可以轻松找出具体故障内容，方便维护及使用。

（3）CGSZK5-B型城轨车辆制动系统制动控制器监控数据分析

CGSZK5-B型城轨车辆制动系统由中车青岛四方车辆研究所有限公司生产制造，其监控数据一般存放在EBCU中，维护人员一般通过连接EBCU来读取数据。其监控数据主要为4位数字代码，维护人员需了解代码含义从而对故障信息进行确认。

1）系统概况

电子制动控制单元监视制动系统的状态信息、控制信息和故障信息。单车监控软件可以直接调出各项实时监控数据，也可以通过EBCU内部的数据存储卡回放某一特定时间段内的监控数据。BECU如图4.73所示。

图4.73　BECU图示

2）软件界面

图4.74所示为西安2号线国产化制动系统的单车监控软件的界面。(www.daowen.com)

单车界面监控的数据可以让用户更加直接地了解目标时间段内的牵引／制动工况的信息。调查故障时，只要在显示的这些信息中寻找异常，就可以较为方便地找到故障点。

如果在该界面仍无法找到异常点，该软件还提供制动详细信息界面，如图4.75所示。

在制动详细信息界面，人们可以更加直观地看到EBCU可以判断的故障点以及制动相关数据的详细值，以便于人们缩小故障范围，尽快找到实际故障点。

根据供应商的不同，制动控制器数据监控软件虽不尽相同，但监控的大体内容多为以下几种：

图4.74　西安2号线单车监控系统界面

图4.75　制动信息界面

①牵引指令和状态。

②制动指令、状态以及制动相关数据（包括空簧压力、各轴速度、制动缸压力、总风压力等）。

③网络系统与制动系统通信（如有）的数据。

④制动系统与牵引系统直接通过硬线通信的重要数据（如电制动请求、电制动切除、车辆载荷信息等）。

通过对上述数据的监控，能够辅助用户更快更准确地查找真实故障点，为检修作业提供了极大的便利。

3）故障等级分类

其故障等级也分为3类，如下所述。

①如同大故障，列车必须停靠在最近的车站，乘客应该疏散，空车返回车库。

②如同中等故障，允许车辆根据运行线路图的规定完成往返运行，然后返回车库。

③如同小故障，允许车辆完成运行线路图规定的全天运行，然后返回车库。

4）具体故障信息

具体故障信息一般以4位数字在EBCU显示，表4.18将会以几个具体的例子来表示相关信息。

表4.18　故障信息实例

（4）HRA系统制动控制器监控数据分析

HRA系统由纳博特斯克公司生产制造，其监控数据一般存放在制动控制器中，维护人员一般通过连接制动控制器来读取数据。其监控数据主要为简单的数字代码，维护人员需了解代码含义从而对故障信息进行确认。

1）制动控制器组成

制动控制器安装于制动控制装置内。制动控制器内部装有3块具有不同功能的印刷电路板单元：

①电源与接口电路板。

②微处理器电路板。

③显示器电路板。

各电路板间由连接器进行电路连接，各电路板正面的连接器与安装连接器相连。

制动控制器正面的显示器面板上装有各种开关、LED显示器，并可以通过旋转开关的设定显示制动控制器的控制信息，检查工作状况。

各开关、LED等的配置如图4.76所示。

2）各开关功能

滑动开关的设定如图4.77所示。

如图4.77所示，切换SW1（3），可以对有效还是无效的设定进行故障检测。通常应在“ON”状态下使用。

LED5（绿），LED6（红）的工作说明如下所述。

①LED5（绿）：表示CPU正常。电源接通，制动控制器的微处理器工作正常，则此灯闪烁。制动控制器处于调整状态，则闪烁周期将发生变化。

②LED6（红）：表示制动控制器的故障状态。

③灯灭——正常（无故障数据）。

④闪烁——过去故障（有故障数据），表示过去发生了故障但现在已经恢复正常，是故障数据被保存在制动控制器内部存储器中的状态。

亮灯——故障中（有故障数），是检测出当前的设备故障的状态。故障数据被保存在制动控制器内部存储器中。

LED显示器显示的内容：通过转动旋钮开关SW3、SW4来显示具体故障内容，见表4.19。

表4.19　故障信息的显示

图4.76　各开关、LED等配置

图4.77　滑动开关的设定

3）故障显示及其内容

故障显示及其内容见表4.20。

表4.20　故障显示及其内容

续表

（四）牵引逆变器高速脉冲数据

（1）牵引逆变器高速脉冲数据的基本定义

牵引逆变器高速脉冲数据指的是当列车发生牵引重大故障时，牵引控制单元将以较高的脉冲频率对故障点及其附近数据进行采样和记录，以便于从微观数据层面对故障进行分析。以某品牌牵引系统为例，其高速脉冲采样周期仅为1μs，其微处理器对采样数据的处理时间仅为200μs，随着处理器精度的提高，高速脉冲采样周期及数据的处理时间可进一步缩短。

（2）牵引逆变器高速脉冲数据的特点

牵引逆变器高速脉冲数据是相对于通常标准数据而言的。

当牵引逆变器发生一般性不会对牵引设备造成较大危害的故障，或伴随有机械动作其用时在毫秒级以上的故障时，该类故障不需要太高的采样频率就能够捕捉到故障点及前后的数据情况（如继电器、接触器的动作状态；电压、电流的记录等），因此通过宏观数据层面就能进行分析。

当牵引逆变器发生重大的可能对牵引设备造成较大危害的故障，或其动作频率较高变化周期在微秒及以下时，要分析此类数据必须要有微观的数据记录，才好判断故障点前后数据究竟发生了怎样的变化而导致故障的发生，此种情况就需要有高速脉冲数据（如对IGBT触发脉冲的记录）。

（3）牵引逆变器高速脉冲数据的监控

由于对牵引逆变器发生的重大故障需要从微观数据层面才能够较好地实现对故障的分析，因此当牵引逆变器发生重大故障时，控制单元将触发高速脉冲数据采样机制，并将采集到的脉冲数据存储到预置的存储区内，当需要对数据进行分析时可用专用的高速脉冲监控软件对存储区内的脉冲数据进行读取分析。

（4）牵引逆变器高速脉冲数据监控软件应具备的功能

常用的牵引逆变器高速脉冲数据监控软件应具备以下基本功能：

①读取记录在逆变器控制单元内的故障数据信息。

②读取的故障数据信息，可以数值显示、图表显示。

③读取的故障数据信息，可以数值打印、图表打印。

④逆变器控制装置的故障数据信息，可以删除。

（5）监控软件与牵引控制单元的连接

在进行监控数据的读取、记录以及监控数据的清除时，需先把装有高速脉冲数据监控软件的电脑连接到牵引控制单元上。

（6）高速脉冲监控软件的使用此处仅为举例

监控软件启动后，至少会显示以下功能一览如图4.78所示。可根据需要选择相应功能的图标。

图4.78　高速脉冲监控软件功能一览

①监控数据的读取记录，利用RS232C电缆与控制单元进行通信，把数据记录到硬盘里。本功能是将记载在牵引控制单元的高速脉冲故障数据信息经由RS232C接口以串行传输的形式读取出来，记录到电脑的存储装置中。

②记录数据的图表输出，将记录到硬盘上的数据，用图表的形式显示。将已记录的数据以图表的形式输出到电脑界面或者打印机上。此处可以根据需要选择常规模式或放大模式。

常规模式图表输出如图4.79所示。

图4.79　常规模式图表输出

放大3倍后的图表输出如图4.80所示。

图4.80　放大3倍后的图表输出

③记录数据的数值输出，将记录到硬盘上的数据用数值显示或者打印出来。将已记录的数据，以数值的形式输出到电脑界面或者打印机中。此处数据的显示可以根据需要选择常规模式（图4.81）或放大模式（图4.82）。

图4.81　常规模式数值输出

图4.82　对5号样本放大后的数值输出

④监控数据的删除，利用RS232C电缆，删除控制逻辑部的监控数据。

单击确定可将保存在牵引控制单元内的高速脉冲数据清除掉（图4.83）。

图4.83　清除数据

⑤END，高速脉冲监控器，结束。

（7）高速脉冲数据的基本内容（此处仅为举例）

牵引控制单元记录的高速脉冲数据基本内容见表4.21。

表4.21　牵引控制单元记录的高速脉冲数据基本内容

续表

（五）牵引软件数据分析及典型问题处理

（1）常用牵引系统软件变量

城市轨道交通车辆牵引系统控制软件监测变量较多，但其中多数变量为系统内部逻辑判断、牵引控制等控制所用，在日常运行故障数据分析时，专业技术人员无须掌握全部变量的具体参数及相关用途，只需要掌握与列车运行息息相关的变量即可，下面以城市轨道交通车辆欧系牵引系统为例介绍牵引系统常用变量，具体见表4.22。

表4.22　牵引系统常用软件变量

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（2）牵引软件一般功能介绍

城市轨道交通车辆牵引系统日常维护可分为硬件维护及软件维护，软件维护又可分为以下3种：软件更新、数据监控、故障下载。

1）软件更新

城市轨道交通车辆牵引系统控制软件更新主要是基于牵引系统漏洞修复、控制方式升级等一系列需求，以欧系牵引控制系统为例，在牵引系统出现故障，排查后发现软件问题，例如牵引系统常见的能耗记录异常、滑行控制逻辑、电控转换配合等，这就需要多次对软件进行更新。

2）数据监控

什么是数据监控，其意义在什么地方，这都是人们需要了解的。在牵引系统故障处理中，需要对关键数据进行实时监测，来确定是否出现超出正常值范围，这在很大程度上能帮助解决牵引系统的故障。

3）故障下载

城市轨道交通车辆在运行过程中会出现各种故障，在故障处理过程中，原始的故障记录是十分重要的数据，技术人员根据故障记录可确定故障发生时间点、相关参数及故障的等级。结合故障记录可初步判断出车辆是否还具有在正线继续载客运行的条件。

在城市轨道交通车辆检修作业中，员工不需要掌握牵引系统软件的更新操作、变量设定操作等深度操作，但是最基本的故障记录下载是需要掌握的技能。

（3）牵引系统数据分析及典型问题处理

城市轨道交通车辆通常格外重视牵引系统故障，针对牵引系统故障诊断，主要有以下原则：

①确保电客车牵引系统及时投入工作。

②确保在电客车设备处于安全工作状态下运行至终点站。

③确保在电客车设备处于安全工作状态下运行至下一站清客，并运行至最近存车线。

牵引系统故障等级分类一般为3级，轻微故障不影响牵引系统有效性，可以继续正常载客运营；中级故障牵引系统临时失效，然后可以自动恢复正常状态，不再重复出现该故障，则可以继续正常载客运营；严重故障牵引系统失效且被隔离，只能通过列车线进行可能的故障重置，此时只能回库后解除隔离。下面以四动两拖电客车在失去两节动力后的故障处理为例，介绍牵引系统的问题处理方式。

故障现象：列车在正线运行时列车控制系统（TCMS）显示牵引系统中等故障、牵引状态栏显示线路接触器闭合，其中2车、3车牵引系统状态显示故障，同时2车、3车高速断路器显示断开。

故障分析：对于一个故障，不能只从表象来分析故障原因，要结合电客车所处运行工况、运行区段、经验判断综合分析。

针对上述故障现象，电客车所表现出的表面现象是2车牵引系统、3车牵引系统故障，导致2车牵引系统、3车牵引系统失去动力，列车损失1／2的动力单元，属于严重的正线故障。针对故障现象开始查找故障现象表现出的特点，首先，2车牵引系统、3车牵引系统同属一个受电弓下的供电单元，所以如果受电弓故障，会导致2车牵引系统、3车牵引系统同时故障；其次，2车牵引系统、3车牵引系统的交流380 V电源由1车辅助逆变器供电，所以如果1车辅助逆变器交流380 V电源输出故障，同样会导致2车牵引系统、3车牵引系统同时故障；最后，就是2车牵引系统、3车牵引系统确实同时故障，这种概率是有的，但确实微乎其微。

上述故障发生后，在得出初步结论后，迅速与行车人员联系，确认判断结果是否正确。得到的回复为1车、2车、3车辅助用电全部失电，空调停止工作、紧急照明启动，但是从TCMS界面可以确定受电弓升弓状态正常。从上述回复中迅速给出结论为1车辅助逆变器故障，导致1车、2车、3车失去交流380 V电源以及直流110 V电源，上述故障只能回库后处理。

故障调查：列车回库后，故障依然存在。此时人们需要做的不是恢复系统正常工作状态，而是要尽可能多地收集故障数据。首先，查看TCMS故障记录，在15：49报电池温度超出范围1故障，16：04报逆变器温度适配器跳保护，同时报牵引系统中等故障，如图4.84所示。

图4.84　故障数据显示界面

其次，查看牵引系统故障记录，在15：49牵引系统记录到1次Battery overtemperature（蓄电池过温），此时牵引系统记录到温度为85.214℃，到17：55列车下线回库再无其他故障记录，如图4.85所示。

图4.85　牵引系统故障记录

最后，测量蓄电池温度传感器阻值，拆开度电池温度传感器插头测量阻值为无穷大（击穿），正常值为108Ω，如图4.86所示。

图4.86　蓄电池温度传感器

故障分析：当辅助逆变器检测到蓄电池温度在2 s内持续大于75℃时，会停止工作，逻辑如图4.87所示。

图4.87　逻辑图

出于对车辆安全方面因素考虑，不予进行扩展供电，故而导致故障辅助逆变器下属AC380用电器失电，从而2、3车牵引逆变器散热风扇停止工作，导致逆变器温度持续上升到设定温度，从而断开本车线路接触器，从而导致TCMS报牵引控制系统中等故障。牵引逆变器停止工作后，温度逐渐降低，待温度降低到设定温度后，故障自动恢复，牵引系统重新投入运行，如此往复循环，导致牵引系统重复出现故障，故障控制逻辑如图4.88所示。

图4.88　故障控制逻辑图

综上所述：由于1车蓄电池温度传感器故障，1车辅助逆变器监测蓄电池温度过温，导致1车辅助逆变器停止工作，1车无AC380输出，2、3车牵引逆变器散热风机所需AC380电源中断，列车在正线运营由于牵引或电制动导致牵引逆变器模块温度过高而报“逆变器温度适配器跳保护”故障，牵引系统断开线路接触器对相应牵引系统进行隔离保护，如图4.89所示。

图4.89　蓄电池故障响应流程图

故障处理：更换1车蓄电池温度传感器后辅助逆变器功能恢复正常，电脑监测温度与点温枪实时温度相同。