深圳市地鐵集團有限公司運營總部

為加強對牽引電機速度傳感器的維護，本文以牽引電機速度傳感器的工作原理、故障影響等方面，對牽引電機速度傳感器進行淺析。

一、牽引電機速度傳感器工作原理

牽引電機速度傳感器為非接觸性裝配，與傳感器探頭配合的是裝在齒輪箱內(nèi)的牙輪，牙輪模數(shù)（輪徑/牙數(shù)）為2，如圖1所示。根據(jù)磁感應(yīng)原理，牙輪隨車軸轉(zhuǎn)動，速度傳感器通過監(jiān)控來自非接觸式磁性材料的出現(xiàn)和消失，探測牙數(shù)形成脈沖信號，并將信號通過一個內(nèi)置的放大器放大，用兩個單獨的方波脈沖串傳輸。

速度傳感器傳送兩個信道，一個主要信道，一個是輔助信道，后一個相位滯后90°。此特點用于車輛中以確定車輛的方向。也就是說，脈沖頻率與車輪的速度成比例。速度傳感器將脈沖信號發(fā)送到牽引逆變模塊的DCU板，DCU基于脈沖信號計算出該軸的速度，此信號DCU也會傳送到VTCU。

圖1 傳感器裝配示意圖

二、牽引電機速度傳感器的作用

速度傳感器的直接作用是監(jiān)控車輪軸速度。測量每個軸的軸速，并且計算平均軸速和所有軸的線速，計算基于車輪直徑和齒輪速比。DCU/M 通過MVB 向列車控制單元提供軸速，列車控制單元計算列車實際速度。列車實際速度回傳給所有的DCU/M，并且進一步用于空轉(zhuǎn)和滑動控制和車輪直徑校準(zhǔn)。

列車速度是基于主控端3輛車EBCU的速度、主控端B車的4個牽引電機速度傳感器采集的速度和主控端C車的4個牽引電機速度傳感器采集的速度計算出一個列車速度作為列車的最終速度。在牽引期間，VTCU將采集這些信號中最慢的速度，在制動或打滑期間，VTCU將采取這些信號中最快的速度（即使車輪打滑時也可以獲得正確的速度信號）。VTCU計算出的速度信號將作為DCU和AUX的參考信號。

根據(jù)試車線測試及試驗數(shù)據(jù)分析，如下表所示：

序號列車

狀態(tài)速度信號數(shù)據(jù)比較最終速度具體

數(shù)據(jù)

1牽引牽引電機速度傳感器大于EBCU速度傳感器與最小速度（EBCU采集）

相接近圖3

2制動牽引電機速度傳感器小于EBCU速度傳感器與最大速度（EBCU采集）

相一致圖4

圖2 牽引情況下速度選取

圖3 制動狀態(tài)下速度選取

根據(jù)實際測試數(shù)據(jù)表明，EBCU提供的速度相對于牽引電機速度傳感器具有滯后性，在VTCU設(shè)定的最終速度計算公式下，VTCU計算出的最終速度往往更接近與EBCU提供的速度數(shù)據(jù)。

三、牽引電機速度傳感器故障的影響

為進一步確認牽引電機速度傳感器故障的影響，我們在試車線進行了試驗：

首先將試驗列車主控端B車軸1的牽引電機速度傳感器連接插拆下，靜止情況下列車不會報故障，在列車啟動時，MMI上報該軸速度傳感器故障，但不影響列車功能。列車運行幾個來回?zé)o異常后，再拆下B車3軸的速度傳感器，列車啟動時報了一次空轉(zhuǎn)滑行。

分析此過程的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，速度傳感器在靜態(tài)被卸下時，系統(tǒng)未檢測到故障，速度傳感器的讀取值為0。在列車啟動3秒后，該讀取值仍為0，當(dāng)其他軸的速度已略大于5km/h（但未對參考速度產(chǎn)生影響），系統(tǒng)判斷該節(jié)車軸速相差過大，出現(xiàn)空轉(zhuǎn)/滑行。就在同一時刻速度傳感器的監(jiān)測值變?yōu)榱?32767，從有效變成了無效，如圖4所示。在后續(xù)的運行過程中，列車牽引制動功能正常。

圖4 故障速度傳感器時列車啟動的情況

上面所描述的是牽引電機速度傳感器連接插松脫的故障情況。另外一種情況是，速度傳感器監(jiān)控的速度值不穩(wěn)定，但不超過正常范圍（仍然被系統(tǒng)認為有效）。我們在試驗列車試裝4個牽引電機速度傳感器后，該試驗列車7天內(nèi)報了51次空轉(zhuǎn)滑行嚴重故障，更換速度傳感器后恢復(fù)正常水平，后續(xù)又將原先試裝的4個速度傳感器再次裝回試驗列車，但未出現(xiàn)空轉(zhuǎn)/滑行故障。因此我們推測首次所裝的速度傳感器可能在安裝時未擦拭干凈或者是在裝的時候不小心碰到了牽引電機表面的油污（已多次檢查安裝緊固，排除此方面的原因）。

綜上，我們可以認為，1. VTCU判斷速度傳感器從有效到無效需要一個過程，一旦該速度傳感器被判故障后，速度傳感器器的監(jiān)測值超出范圍，VTCU判定速度傳感器故障后就會將其隔離。即列車會忽略該值，因此不會對列車牽引/制動功能產(chǎn)生影響。2.速度傳感器監(jiān)測值不準(zhǔn)但未超出范圍時仍然會被系統(tǒng)所采用，導(dǎo)致系統(tǒng)會出現(xiàn)誤判情況，如出現(xiàn)空轉(zhuǎn)滑行故障。

四、牽引電機速度傳感器故障統(tǒng)計及原因分析

近年來牽引電機速度傳感器故障數(shù)據(jù)，如下表所示：

年份故障次數(shù)故障率

201492.6%

201341.1%

2012288.0%

2011144.0%