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DF4A型机车信号灯异常闪烁与机车电磁兼容性分析

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摘要:以DF4型机车司控器手柄在偶数位时信号灯闪烁的故障为例，分析了故障产生的原" }& N: a6 p* C8 K3 A& r
因，并提出了在机车上进行电磁兼容设计的建议。
关键词:机车;信号;干扰;电磁兼容
1前言5 U6 Q( J# C; C$ V9 a) P
随着机车车载电了设备不断增多，电气控制系统趋于复杂，老型机车电磁兼容设计上的不足逐渐: E0 V4 q9 D* r4 d; Z! a' o
暴露。根据傅立叶信号分析理论，快速跳变信号在产生和输过程中，必然伴随着丰富的高次谐波，
并产生电磁能量辐射，影响周围的其他部件和系统的正常工作。机车上的大量电力电了设备以及电
机、电磁阀、接触器等，工作时都产生不同程度的电磁干扰。此外，车载控制系统、监控器、轴温检测装置、仪表等，对外来干扰信号极为敏感，电磁噪声容易使其工作异常。因此，有效地抑制机车电器系统的电磁噪声干扰，是机车可靠工作的重要保证。! ]# a% x% v1 P/ u
2问题的提出
济南机务段在DF4型462号机车的小辅修过程中，发现机车控制手柄提到偶数位时，操纵台信
号灯都闪一下，有时还会出现监控器蜂鸣器响一下的现象。D Fa、型机车信号灯部分电路如图1所& B" V3 \  G& u/ B% z1 _; F
示。信号灯共有13个，工作电源为24 V D认分别为1} 13XD(图中用虚线代表未列出的相似电) s' t8 Y+ H* P! l2 H" v
路)。控制信号灯的为继电器或接触器的辅助联锁，控制信号分别输出到机车前后操纵台的接线* h/ b6 ?- @1 }) g- q
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3故障判断与处理
因故障现象为全部信号灯都闪烁，所以排除线路问绝缘有问题的可能性。采用线路分别切除的1 `  o4 g5 Q+ z0 p4 u% \( n# Y
故障排除方式。先切除第3排接线柱的相应信号灯线路，故障依旧存在;再切除前操纵台第16排接! M/ K3 o) k; y/ |  d1 W; z) J
线柱上的接线，故障依然存在，由此判断故障属于电磁辐射造成。+ t7 D( Q8 z8 E( p# ^: L1 V/ S
信号灯闪烁是在偶数位手柄才出现，因此查找故障出现时机车控制系统哪部分在工作，就可以找  O4 E4 G! Y: K1 z& Z* `; L
出故障根源。
由图2可以发现，机车柴油机调速控制系统的电路与信号灯的电路布线位置大部分相同，多是在
前后操纵台和机车连通前后操纵台的线槽内，4个

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控制柴油机转速的电磁阀1 } 4'I'}中，在司控器每到偶数位手柄时，都是4TV失电。因此，故障点，  S* i* h( |+ ?/ z
也就是电磁干扰产生的处所为4'I'}，是由47、失电产生的反电动势造成。因此，在故障处理中，采用
了在47、上加续流二极管的方案，经试验，故障xx。, f1 T+ _7 @/ R8 ~+ z
4故障分析& H0 m. Y* _" @8 f6 p
大量的电了装置和线路给机车电了系统带来很多由电磁干扰造成的问题，因此，在现场的故障
处理时，就应将各种可能的干扰考虑到，采取相应的抗干扰措施，即对电磁兼容问题加以分析解决，
以xx或减少干扰。
41受干扰元件
D Fa、型机车信号灯原设计使用了24 V灯泡存在经常烧损以及灯罩过热的问题，因此，机车在* a' C, W; i, i3 M
厂修过程中将其更换为24 V的LED型发光元件。优点是故障率低、工作可靠、显示清晰、外形美观。4 m% [$ Z$ G3 ~0 j9 F+ M) ?
原灯效型的指示灯驱动电流大，约儿十毫安，目_通电后存在灯效发热的过程，也就是说必须达到一定0 i* q/ t$ n0 C- V$ ]( L+ P
温度才能够点亮;LED型发光元件驱动电流小，约儿毫安，目_属于冷光源，有能量供给就可以转化为光能，不存在发热的过程。而济南机务段出现故障的3台机车，都是信号灯改为LED型发光元件后出现的。
从这个角度分析，DF4a型机车原来没有司控器偶数位信号灯闪烁故障，并不是因为干扰不存在，而是因为使用的信号灯灵敏度不高，瞬问的干扰能量转化为信号灯的热能不足以点亮灯泡;而在更换为LED型信号灯后，由于发光元件灵敏度提高了，使干扰能转换为光能，造成信号灯异常闪烁故障。+ n! U" Z; U7 {; l2 J- U

   42电磁干扰的产生与传输途径
                  电磁干扰(噪声)的传播                   方式可分为传导发射与辐射
                  发射两大类。传导发射主要是通过电源线、信号线、控制线或其他导体传播的电磁噪声;辐射发射是指从空问进行的传播，包括静电藕合、磁场藕合以及电磁藕合，主要涉及线与线机壳与机壳、天线与天线之问的藕合或三者之问的藕合。
本文探讨的信号灯受干扰的故障属于辐射发射类型的电磁干扰，藕合的途径为线与线问的电磁
藕合，即由于机车布线中47、线路与信号灯线路同一个束并在同一个线槽内，因此存在较强的4 j/ v6 X; `* Y: Y9 _  c4 `
电磁藕合。机车司控器在奇数手柄位时，4TV得电，A. 4'I'}为电磁阀属于感性负载，得电后存储了! q! x" N9 Y- }* b' W# F
磁场能量;在偶数手柄时，47、失电，此时4'I'}的回路断开，能量无法通过线路释放，因此，通过电磁藕合释放到邻近的线路中，又由于线路存在负载(信号灯)，从而使信号灯得电而闪烁。% h* o7 k0 M( R  \& y7 N; v
图3为干扰产生和通过线路藕合传输的示意图，在47、没有增设续流二极管时，4TV的磁场能# Y. r1 \: g' J
量会通过线路互感向信号灯释放，引起信号灯异常闪烁;增设续流二极管后，4'I'}的电流经二极管续: y1 a( e) ~, c
流后转化为热能，而并不会通过信号灯释放。

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5结束语
以上以D Fa、型机车的信号灯闪烁故障为例，叙述了干扰产生的原因，以及一个简易、实用的抗. D2 j# W+ a1 `3 a* ~
干扰措施。在对机车电气系统进行电磁兼容问题的研究时，应根据现场的不同情况，有针对性地采
取措施。机车电磁兼容性的设计建议遵循以下4条原则:
( 1)抑制噪声，从根本上xx或尽可能削弱电磁干扰的产生。本文所述故障处理中加续流二极0 m. _. @- [- X3 K! x$ V1 ~
管的方法，也是在干扰源抑制噪声的产生。
( 2)xx系统之问的电磁噪声传导和辐射，切断电磁干扰的传递途径，或者提高传递途径对电磁干扰" |0 K9 A8 l" u" G
的衰减作用。比如在机车布线中，将强弱电分开，采用多线槽布线方案，能够有效减弱干扰的强度。
( 3)提高系统本身抗干扰的能力，降低系统对电磁噪声的敏感度。) g9 @1 ~, @. u+ A1 _
( 4)为了抑制传输线中的干扰，还可利用各种线路滤波器。
在国产机车的设计中，对于系统布线，元件和设备安装位置、方向，以及系统各单元电路的布局、) [$ v- e, G" E, K) E E
接线的布置等方面的考虑和研究，还存在很多不足，机车内部电磁污染较为严重，影响了机车的可
靠性。因此，提高机车电磁兼容性是保证机车可靠运行的关键问题之一。

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