CRH3型动车组三级修特殊电缆试验不通过故障分析及解决措施

张学秀, 张中宁, 刘兆卿

(唐山轨道客车有限责任公司， 河北唐山 063035)



CRH3型动车组三级修特殊电缆试验不通过故障分析及解决措施

张学秀, 张中宁, 刘兆卿

(唐山轨道客车有限责任公司， 河北唐山 063035)

分析回波损耗产生的原理，从回波损耗的定义，产生的原因及计算表达式3方面进行了介绍.然后使用Fluke DTX 1800测试仪对产生特殊电缆试验不通过的故障进行定位查找，找到故障点为线缆的终端即连接器接线位置，进而对连接器接线工艺方法进行改进，制订了检查判定和重新制作连接器接线的标准，最后从数据上对比改进前和改进后的驻波比值，说明此方法的正确性，找出了一种修复三级修车辆问题特殊电缆的一种合理方式。

回波损耗; 特殊电缆试验; 驻波比; MVB; 连接器接线

CRH3动车组三级检修是指从新造或五级修后运行120±12万km进行的一次修理，以确保动车组的运行可靠性和安全性。CRH3动车组三级检修主要包括：入车辆厂、动车段静态通电试验鉴定、动态试验鉴定等功能确认、外皮清洗、解编、架车、转向架检修、车辆设备分解与检修、车辆设备组装、油漆及标记、整车落车、称重、编组、静、动调试验、试运行等。CRH3动车组车电设备保证动车组的安全运行。动车组经过120万km的高速运行后，长期的电力传输，电气设备的长期运行，也产生了损耗。如部分电气设备的线路不畅、电气设备布线老化以及部分电气零部件产品的质保期到限等问题。CRH3第004列在厂内三级修时，需要进行通信系统(PIS、MVB、WTB等)试验。在进行特殊电缆回波损耗试验时，发现多根数据电缆没有通过测试，以后车辆运行时可能会造成数据通信出现问题。

1　回波损耗的产生及分析

回波损耗(Return loss)又称为反射损耗，是表示信号反射性能的参数。回波损耗是电缆链路由于阻抗不匹配所产生的反射，不匹配主要发生在连接器的地方，也可能发生于电缆中特性阻抗发生变化的地方。回波损耗是传输线端口的反射波功率与入射波功率之比，单位是dB，一般是负值，其绝对值可以称为反射损耗。反射系数是反射波和入射波电压之比。功率之比是电压之比的平方，而在对数域里功率之比是电压之比的2倍。

因此，回波损耗Return Loss与反射系数Γ的关系为：

电压驻波比为:

回波损耗不但导致信号的传输损耗增大，并且会使传输信号畸变从而严重影响传输性能。我们要求回波损耗越大越好，即反射系数Γ越小越好，那么驻波比越小越好。

2　故障测试分析

回波损耗的测试试验使用FLUKE DTX-1800测试仪，首先在使用FLUKE DTX-1800前要进行基准设置，保证测试设备FLUKE DTX-1800基准正确，具体步骤如下：

(1)连接永久链路及通道适配器，然后依图1所示进行连接。

(2)将旋转开关转至“SPECIAL FUNCTIONS”，然后开启智能远端。

图1　适配器连接示意图

然后自动测试网络双绞线(WTB和MVB)，具体步骤如下：

(1)将适用于该任务的适配器连接至测试仪及智能远端。

图2　被测线缆连接示意图

将测试结果保存后，对CRH3型动车组检修过程中回波损耗的问题统计如表1所示。

由于阻抗不连续/不匹配所造成的反射，接收到的在不同位置发生的发射信号的时间是不同的，因此回波损耗的故障定位可用HDTDR 进行分析定位。从测试结果分析回波损耗的故障定位于电缆的终端，即连接器接线位置，故需要改善连接器接线的工艺方法。

3　故障解决方法

数字通信电缆物理结构大概有3种，(1)非屏蔽双绞线(Unshielded Twist Pair,简称UTP)：是目前国内应用最多的布线系统，适用于传输带宽在250 MHz 以下，没有特殊性要求的网络应用，其优点是整体性能优良、成本低,施工和维护比较方便。在6类布线系统已经达到了UTP 的性能极限。(2)半屏蔽双绞线(Foil Twist Pair,简称FTP)：介于UTP 与STP 之间，是用铝箔进行屏蔽，带宽较大、抗干扰性能强。相对的，价格及安装成本方面要比UTP高一些，且线缆弯曲性能稍差。6类线及之前的屏蔽系统多采用这种形式。(3)屏蔽双绞线(Shielded Twist Pair,简称STP)：每一对线都有铝箔屏蔽，4对线绞合在一起还有一个公共的金属屏蔽网，此为7类线的标准结构。现在最为热门的话题就是7 类线，ISO(国际标准化组织)/IEC(国际电工委员会)也制订了7 类标准，其带宽将达到600 MHz，它适用于高速网络的应用，提供高度保密的传输，支持未来的新型应用，有助于统一当前网络应用的布线平台，使得从电子邮件到多媒体视频的各种信息都可以在同一套高速系统中传输。但是由于屏蔽层的多出，7 类线线径较大，所以在安装时要留有较大的空间和弯曲半径。CRH3型动车组上的无卤多功能车辆总线MVB，属于STP屏蔽双绞线，线型为BL-02XS(ST)CHXOE 2×2×AWG20，此互联电缆用于铁道车辆上最大10 M带宽的数字信号的传输。平均特性阻抗(1～10 MHz)(120±12)Ω，回波损耗(1～10 MHz)≥25 dB。四芯电缆铰接长度≤65 mm，红色和黑色线芯铰接，白色和黄色线芯铰接，之后两组铰接线再进行铰接。

表1　回波损耗问题统计表

针对回波损耗的问题制订了检查判定和重新制作连接器接线的标准：

①进入连接器外壳内的电缆不能太长，过分弯曲影响信号传输质量，应不留余量，但保证接线后电缆无应力。

②检查屏蔽层状态：屏蔽层处于均匀上翻状态，无严重磨损脏污现象，如图3所示。

图3　良好的屏蔽层状态图

如果屏蔽损坏或脏污严重，将损坏或脏污的屏蔽剪掉，使用剥线刀剥除电缆绝缘皮，并将电缆屏蔽层均匀的上翻后在屏蔽根部套上热缩管热封，注意屏蔽层露出尺寸。

③查看线芯状态：线芯长度必须符合表2， MVB、WTB电缆线(除Quintax模块)尽量短，呈双绞线形式，两根线芯均匀双绞在一起，尽量如同线芯在绝缘皮内的缠绕状态，无受力，双绞线不能散开。不合格的线芯状态如图4所示，合格的线芯状态如图5所示。

表2　特殊线缆接线制作尺寸表

图4　不合格状态图

图5　合格状态图

如果线芯太长用断线钳将长出的部分剪掉，用剥线钳剥去线芯绝缘皮，要求线剥完后，不能散，不得有断股现象，绝缘外皮要整齐。压接插针后，将两根线芯均匀双绞在一起插入模块内。

④检查插针状态：插针压接牢固，无毛刺，插针根部无断股，端子卡簧和端子前端不变形无损伤，如图6所示。

图6　良好的插针状态图

如果插针有损坏变形、有毛刺和断股现象应将线缆从插针根部断掉，用剥线钳剥线。剥线完成后，把线放入相应的插针内，从窥视孔中可以看到导线，使用调整好的099990000001压接钳进行压接。压接完成后，保证无毛刺、不能压到绝缘外皮上、不能把插针压裂、插针根部不能有断股。把压接好的插针按接线表插入相应的模块内。并适当用力推插针，或者拉与插针相连的电线，确认插针已经送到位。

按照以上检查判定标准将连接器重新接线制作后，驻波比改进数据如表3所示。

4　结束语

以上方法，找出了一种修复三级修车辆问题特殊电缆的一种合理方式。通过对实物质量的控制，解决了特殊电缆回波损耗不达标的问题。收到了经济和社会效益，首先避免了换线，节约了大量返工工时费用，通过车间核算一辆车的返工费用就高达6 530元，按照14辆车返工量计算，单工时费就可节约91 420元；其次是取得了巨大社会效益，回波损耗试验不通过问题解决后，使得三级修动车组能够顺利交付，提高了列车网络系统的安全性和可靠性，产品品质得到很大的提升。

表3　工艺改进前后数据对比表

[1]王蕊，陈叶楠，赵洪，等.对称数字通信电缆结构回波损耗影响因素分析[J]. 电线电缆，2003，(2)：20-24.

[2]徐云有.高速数字无屏蔽通信电缆回波损耗问题研究[D].上海：上海交通大学，2008.

[3]于海波.高速动车组网络双绞线自动检测及故障自动定位[C]∥第八届中国智能交通年会论文.2013:330-335.

[4]Fluke DTX-LT(福禄克DTX-LT)电缆认证分析仪介绍[Z].

Fault Analysis and Solutions of Special Cable Test No Pass in Three-level Maintenance of CRH3EMU

ZHANGXuexiu,ZHANGZhongning,LIUZhaoqing

(CRRC Tangshan Railway Vehicle Co., Ltd., Tangshan 063035 Hebei, China)

This paper introduces the principle of the return loss including the definition, cause and calculation expression, uses FLUKE DTX 1800 tester to find that the fault location of special cable test no pass is the cable terminal (i.e. the connector position), improves the wiring connector process, and establishes the standard of examination judgment and recreating the connector connection. By contrasting the standing-wave ratio data before and after the improvement, the correction of this method is verified, so a rational way to repair three-level maintenance’s special problematic cable is found.

return loss; special cable test; standing-wave ratio; MVB; connector connection

1008-7842 (2016) 02-0076-04

��)女，工程师(

2015-09-10)

U279.3+3

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.02.19