和谐电力机车电路板卡全寿命周期检修技术研究

(整期优先)网络出版时间:2024-05-20
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和谐电力机车电路板卡全寿命周期检修技术研究

焉文海、尚冰、汪盼盼

中车大连电力牵引研发中心有限公司,辽宁 大连,116000

摘要:和谐电力机车电路板卡全寿命周期检修技术研究是一项系统技术研究工作。机车变流器及其相关电气设备和控制设备是整车的关键部件,其检修效果直接决定了整车的检修质量[1]包含全生命周期运用技术、工装设备研发、工艺方法及质量提升三大方面的技术研究展开是保障和谐电力机车电路板卡全寿命周期检修技术研究的前提,本文将对三大方面内容进行分析,对同类和谐电力机车电路板卡全寿命周期检修技术研究具有一定的参考意义。

关键词:和谐电力机车;全寿命周期;电路板

1全生命周期运用技术

表1主要问题调查表

主要问题调查表

(对在执行检修9个项目进行问题统计)

问题描述

系统名称

全寿命问题

测试点不全面

工艺方法低下

质量方法欠缺

牵引控制系统

9个

6个

5个

6个

网络控制系统

9个

4个

7个

8个

主要问题调查阶段发现:根据在执行9个项目,如表所示牵引控制系统(检修产品全寿命问题占比高达100%,测试点不全面问题项目占比在66%以上,工艺方法低下问题项目占比在55%以上,质量方法欠缺问题项目占比在66%以上),网络控制系统(检修产品全寿命问题占比高达100%,测试点不全面问题项目占比在44%以上,工艺方法低下问题项目占比在77%以上,质量方法欠缺问题项目占比在88%以上),所以本项目针对检修产品全寿命问题、测试点不全面问题、工艺方法低下、质量方法欠缺的四个方面问题进行深入检修技术研究并提出解决方法。

通过对轨道车辆电路板卡硬件、软件的分析研究,基于轨道车辆电路板卡全生命周期运用数字化技术,实现针对电力机车控制系统的电路板卡状态监测数字化,有效提升了质量控制,设计基于数据驱动的故障诊断技术,实现对于不同失效模式的识别和判断,对质量失控进行了有效控制,进行关键部件的剩余寿命预测,生成部件视情维修方案,全面提升了电路板检修的手段,提升了检修产品质量。

表2 操作者分层法

问题

方法

操作者D

操作者E

操作者F

合计

运用全生命技术

6块

5块

7块

18块

运用原有技术

2块

3块

5块

10块

使用操作者分层法发现:如表所示,安排三位操作者使用两种不同的技术进行电路板的全寿命周期预测,操作者D在运用生命周期技术后比原有技术提高约66%的准备率,操作者E在运用生命技术后比原有技术提高28%的准备率,操作者F在运用生命周期技术后比原有技术提高约83%的准备率。三人合计提高约44%,所以运用轨道车辆电路板卡全生命技术将大大提高电路板卡寿命预测,进而提升了电路板检修的手段,提升了检修产品质量。

表3 故障分析列表

序号

故障原因

确认内容

确认方法

确认依据

1

稳压二极管故障

在A14-A18-COM1给定110V, A14-A22-NO1接电阻接地,然后测量电阻两端是否存在电压波动,另外检查稳压二极管是否存在漏电流。

仿真试验/

经实验室仿真测试及将相关程序在现场进行测试,确认故障发生时,稳压二极管异常

现场测量

2

电路板的电源回路中供电元器件出现问题

本故障为死故障,引起本过流故障原因多样,检查供电回路中的供电元器件。

试验

实验室完成电路板供电元器件测试,并对怀疑的故障点用示波器抓取波形,使用温枪检测相关元器件温度

3

电路板下载回路元器件异常

底层连接不上、底层下载失败、无法刷写程序、扫描不到IP地址

试验

现场使用示波器、电源对下载回路中的元器件状态进行测试,发下异常元器件

4

速度测试4.5公共回路中的相关元器件故障

速度测试4.5不合格

现场测量

实验室完成电路板速度测试4.5公共回路中的相关元器件测试,并对怀疑的故障点用示波器抓取波形,检测芯片供电故障。

5

模拟量13给定值的电感故障

模拟量13给定值

现场试验

实验室完成电路板模拟量13给定值的电感测试,并对怀疑的故障点用示波器抓取波形,电感异常

6

脉冲输出T1-T2死区时间回路相关元器件故障

脉冲输出T1-T2死区时间不合格

试验/现场测量

实验室完成电路板脉冲输出T1-T2死区时间回路相关元器件测试,并对怀疑的故障点用示波器抓取波形,未见异常

1.1 分析故障

通过故障信息收集、原理分析,进行单板例行试验,并将板卡组装机箱进行整机试验,针对性元器件测试,对故障进行定位和分析。

1.2 解决故障

根据故障分析结果定位故障点,更换故障元器件,重新进行单板及整机测试,确认故障得到解决。

1.3 建立故障档案

将电路板卡故障进行归纳总结,建立故障档案

1.4 提升质量

问题反馈原设计师,进行归纳分析总结,并寻求设计优化,争取提升产品质量。

2 工装设备研发

研究开发三个数字化、自动化测试平台:(1)设计TMS列车控制系统试验台,分为仿真系统和测试总控系统两个部分。(2)设计BCU试验装置,对客户数据根据需求进行甄别,处理,并及时输出存储到报告文件,而且全部记录操作程序,便于进一步分析操作者动作。(3)设计整车级半实物仿真平台,通过电子技术等实现整车级半实物仿真,远程可仿真列车运行情况,并对检修产品进行测试。

3工艺方法及质量提升

创新了满足轨道交通车辆和谐型电力机车牵引及网控系统的一套产品检修的工艺质量体系和标准,整体检修技术达到国际先进水平。提出了《和谐型微机网控及变流系统部件检修工艺》。逐步拓展机车部件检修工作,提升机车检修基础质量,防范质量风险。

提出了和谐型电力机车牵引及网控系统部件检修工艺,涵盖了BP模拟保护单元检修、BX模拟输入输出模块检修、BS以太网交换机检修、C-BC24V电源检修、CU驱动控制单元检修等。规范了工艺装备及材料、技术要求、工艺过程等。实现了检修产品工艺全覆盖,大大提升了产品检修的质量和效率。

4 结论

通过上述分析,可以得出以下结论:采用本文全生命周期运用技术、工装设备研发、工艺方法及质量提升的三大方面技术研究是保障和谐电力机车电路板卡全寿命周期检修技术研究的前提,并对同类和谐电力机车电路板卡全寿命周期检修技术研究具有一定的参考意义。

参考文献

[ 1 ] 尚冰,汤润洲,焉文海,王辰永. HXD2型新八轴机车牵引变流器检测装置分析. 电子技术,2021-10-20:52-54.