和谐系列机车CCB-Ⅱ制动机显示屏故障分析探究

郭红梅 王芳 何建建

摘要： 针对和谐系列机车CCB-Ⅱ制动机显示屏实际运用中出现花屏、黑屏故障，分析总结故障原因，并提出具体的应对措施。

关键词：CCB-Ⅱ制动机;黑屏;花屏;改进措施

基于微处理器和LON网络的电空制动的CCB-Ⅱ型机车制动机，其特点是机械阀触发紧急制动，其他所有逻辑控制指令均由微机控制发出。电子制动阀EBV、继电器接口模块RIM、制动显示屏 LCDM、电-空控制单元 EPCU、集成处理器模块IPM等五个主要部分构成了CCB-II型机车制动机。微处理器IPM作为制动系统的中央处理器，负责处理所有与制动显示屏LCDM有关的接口任务，并处理各制动功能的软件计算及软件状态进行检测和维护，最终通过LON网络传送制动指令给电控控制单元EPCU。

一、CCB-Ⅱ制动显示屏LCDM的主要功能

制动机显示屏作为主要的显示和操作装置，位于司机室操纵台左侧，显示屏下方配有功能键和亮度调节键可以操作。通过功能键和显示屏可以进行如下操作：均衡风缸压力设定、制动管投入＼切除切换、风表值设定、补风＼不补风切换、客车＼货车切換、对制动机各模块进行自检，可以进行本机＼补机切换、故障查询等功能。在机车正常运行时，LCDM实时显示的数据包括制动管、总风缸、均衡风缸和制动缸的压力值，以及当前的空气制动模式。在机车出现故障时，制动显示屏可以实时显示和记录制动机故障信息[1]。

但由于机车运行环境恶劣， 环境温度高振动大使得制动机显示屏频频发生故障。一旦在列车运行途中发生显示屏故障，乘务员可以进行断电处理。断电处理无效时，势必造成机破或事故。

二、CCB-Ⅱ制动显示屏LCDM故障类型

通过分析某机务段近两年间发生的显示屏故障， 主要的故障类型有显示屏黑屏、花屏、白屏、频繁重启， 显示屏键盘按键作用不良， 显示屏通信故障等。所有故障中占比比较大的是黑屏和花屏这两类故障，约占整个LCDM显示屏故障的80% 。要解决制动显示屏故障首先要从花屏、黑屏故障入手，便可大大减少故障的发生率。

三、CCB-Ⅱ制动显示屏LCDM故障分析

（一）CCB-Ⅱ制动机黑屏原因分析

CCB -Ⅱ制动机黑屏故障是指制动显示屏LCDM不能正常启动，除LCDM本身质量问题造成的黑屏外，其主要原因是给 LCDM 提供工作电源的供电电路故障。CCB -Ⅱ制动机系统中PSJB模块的功能是为制动机EPCU， IPM等内部模块提供工作电源，模块内部都有大量的电气连线。由于制动机长时间处于运行状态导致PSJB模块内的电气连线存在不同程度的老化，导致继电器无法闭合或断开等现象。经过检测发现故障代码为F005的黑屏现象是BOD继电器无法闭合，导致LCDM无法正常启动。

（二）CCB-Ⅱ制动机花屏原因分析

CCB-Ⅱ制动机 出 现 花 屏 现 象 是 指 制 动 显 示 屏 LCDM 不能显示正常工作界面，各压力值、制动机状态及流量都显示为“***”状态，压力表指针丢失等异常。经过观察分析，发现IPM 和 LCDM（ 显示接口） 之间的通讯丢失，造成制动系统操作模式无法进行切换、显示屏上的压力表指针消失和数字压力不显示或者信息不更新。

在发生LCDM花屏故障后，通过对微处理器IPM 进行拆解检查，发现80%的 Comm板和I /O 板与背板之间的连接头上有磨损[2] ，这使得我们更加确认花屏故障是通讯丢失导致。通过肉眼观察连接头上磨损十分微小，若通过实验室的显微镜观察可以确认磨损腐蚀的存在。这表明在机车运行中产生的较高的振动频率，使得背板中的板卡有较大的移动。

为进一步验证推测结果，使用振动台模拟机车运行中的振动情况，并用示波器检测拆解的Comm板和I /O 板与背板之间的连接头上的通讯信号。经过几轮试验，示波器捕捉到通讯信号通过背板连接头时发生变形。通过上述检查、试验基本可以确认背板连接头磨损是通讯丢失的主要原因。

四、改进措施

针对通讯丢失造成的显示屏故障，采取以下措施：

（1） 对制动显示屏的网络通讯线进行重新布线，使其绕过 CJB 箱这样可以防止外界信号干扰而产生通讯故障，同时提高输入输出端输入门槛值并加强出厂测试，这从根本上解决干扰信号造成的显示屏花屏故障。

（2）提高IPM电路板固定架强度，采用卡扣紧紧固定电路板的方式，这样可以大大减少电路板在高频振动环境下产生的移动。

（3） 在 IPM 插针上加镀金层，将插针镀金层的原3微英寸镀金 + 27 微英寸铂镍合金层全部采用30微英寸镀金层取代，用溶剂清洁针和插座并加涂润滑油脂，这样不仅减少了插针磨耗并且可以避免插针表面形成氧化层。在机车运行中高频振动的情况下，仍然可以通过导电脂的粘连可以确保电信号正常传输不中断，无论是否出现插针松动虚接等情况。

（4） 将IPM底座改成带减振垫安装托盘的结构以改进 IPM 固定方式，降低对IPM 箱体的振动。图2（a）为原来的固定方式，图2（b）为改进后的固定方式。改进后，将IPM 固定支架改为具有减振功能的支架，具体改进如下：标示为1 处的翼形螺母扭力矩不明，改进后使用六角定扭力矩螺母固定;标示为2处的背部的螺杆在高频振动下可能变松，改进后将2处背部使用固定的螺杆避免 IPM 松动; 标示为3处的底座固定方式使用螺栓硬连接无法缓冲振动，改进后3 处底座固定使用弹性减振垫，减小振动。

五、改进效果

改进后的IPM已通过型式试验，黑屏花屏故障大大减少，通过6个月时间的统计改进后基本消除黑屏花屏故障，满足了机车正常运行的要求。LCDM与IPM通讯丢失问题的研究解决， 在电力机车的运用中意义重大，延长使用里程，为机车的安全运行提供有力的保障。

参考文献

[1]张曙光.HXD3型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，2009.

[2]杜建波.HXD3C型机车CCBⅡ制动机常见故障原因分析及对策[J].铁道机车与动车，2014（12）.