[发明专利]一种动车组门控系统故障排查及解决方法

摘要

本发明提供了一种动车组门控系统故障排查及解决方法，属于电磁干扰分析排查与抑制技术领域。它能准确找出由弓网离线电弧所引起的CRH380BL型动车组门控系统故障中的关键受扰设备及电磁干扰的耦合途径。定量计算出速度传感器电缆所受到的电磁干扰值并找出利用嵌套磁环有效解决该故障的方法。首先，分析CRH380BL型动车组门控系统逻辑关系并测试降弓时产生的离线电弧空间辐射场，找到故障的受扰设备。然后，对所受干扰的TCU速度传感器进行电磁干扰测试与干扰耦合分析，利用转移阻抗修正公式，计算得出与实际干扰值相匹配的电磁干扰值。最后，根据以上排查与计算结果，找到能够解决动车组门控系统故障的最佳磁环型号与嵌套个数。

主权项

1.一种动车组门控系统故障排查及解决方法，包含以下步骤：第一步，测试传感器信号端口电压通过测试分析对比动车组门控系统信号传递的三种不同方式，得到动车组TCU速度传感器(1)对控制列车车门开、关的作用和效果，当动车组TCU速度传感器(1)受到空间电磁波的电磁干扰时会产生误动作，进而使整个动车组的门控系统发生故障；第二步，测试受电弓在降弓时产生离线电弧的空间辐射通过测试得到：当受电弓在降弓时，空间磁场强度最大达到54dBμA/m，且频率集中在5MHz左右，整列动车组长度有400m，由于电磁波的衰减，距离电弧产生点车厢较远车厢上的速度传感器不会受到干扰；再由速度传感器的控制特点得知，造成所有车门都非正常闭锁的原因是在受电弓降弓时，动车组的TCU速度传感器(1)会受到弓网离线电弧的辐射干扰；第三步，测试在受电弓降弓的情况下TCU速度传感器(1)受到的电磁干扰通过测试得到：在受电弓降弓情况下，弓网离线电弧会在TCU速度传感器电缆上引起电磁干扰；该电磁干扰的频谱是随机分布的，且集中在5MHz～10MHz之间，最大干扰值为80dB/V，转换电压值为10mV；同时，在10MHz～30MHz范围内出现离散干扰；TCU速度传感器(1)所受干扰值用电缆编织层与芯线之间形成的电位差U值来表示，可由公式(1)计算：U＝I×Z_t×L_m  (1)其中：I为电缆上的感应电流；Z_t为每米电缆的转移阻抗；L_m为电缆的有效长度；通过现场试验可得到I和L_m的值：屏蔽电缆上I值最大值为95mA，TCU速度传感器(1)的L_m为1m；Z_t可以由传感器电缆的参数和公式(2)～(7)计算得出：Z_t＝Z_d+jω(M_h±M_b)  (2)其中：Z_d为散射阻抗；j为虚数；ω为角频率；M_h为小孔电感；M_b为编织电感；d为每根编织线的直径；C为编织层的编束数；n为编织束内的导线数；δ为集肤深度；σ为导线材料的电导率；b为相邻编织带间距；h为相交叉编织带间距；p为编织节距；d₀为绝缘层的直径；v为编织层小孔数；由于计算所得Z_t的值大于其实际测试值，特别是在高频阶段，计算值明显大于实际测试值，因此，需要对Z_t的计算公式进行修正：(1)高频瞬态电磁场在电缆编织网上引起的响应更加复杂，电缆编织网内外层编织束间的磁场引起的涡旋电流产生的额外衰减不可忽略，因此，将额外的波动效应M_e引入到Z_t的计算中：(2)对小孔电感M_h进行修正：M_h^*＝K×M_h  (9)其中：K为修正参数，其取值经过对比计算得出最佳取值K＝0.85；综上，得到转移阻抗的修正公式：Z_t^*＝Z_d+jω(M_h^*±M_b)+M_e  (10)由公式(1)和(10)得到Z_t*＝150mΩ/m；U≈14mV；该计算结果与现场测试干扰结果基本一致；第四步，对比分析几种磁环的电磁干扰抑制效果，找到最佳磁环型号以及嵌套个数；经过现场验证：在TCU速度传感器(1)上嵌套总长为12cm的E04SR401938型号的磁环就能有效降低8dB的电磁干扰，从而解决列车门控系统的故障。