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【概要】 鉄道事業者36社、メーカ13社の協力により、10年以上にわたり故障データ*を蓄積できたため、車載用電子機器の不具合傾向がわかってきました。また、昨年度より始めた故障コードを活用した不具合箇所の特定方法に関する取組みは、今後、故障調査事例集等として活用されることが期待できます。
【特徴】 ブラックボックス化している電子機器の保守方法や故障対策、更新状況を
総合的に把握でき、保守作業の最適化が可能になります。 継続して故障調査および事業者の詳細な調査報告の分析を実施し、その
結果とメーカの知見を加えた資料を作成することで、適切な調査の方法、知識、ノウハウなどを提供することができます。
【用途】 鉄道事業者、メーカ共に、機器の故障防止、保守方法、更新計画等の判断の一助に活用できます。
車載電子機器の故障調査 Approaches to Improve Reliability
of On-board Electronic Equipment for Train
*故障データ:ABC故障(A故障:運休又は列車遅延10分以上、B故障:列車遅延10分未満、C故障:AB故障以外)
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
1年未満 4年 8年 12年 16年 20年
故障率[%]
経過年数
IGBT素子使用インバータ装置
GTO素子使用インバータ装置
PTr素子使用インバータ装置
全体
経過年数に対する故障率の推移(駆動用インバータ装置)
公益財団法人鉄道総合技術研究所 車両制御技術研究部 駆動制御
大別 原因 調査 処置
1
主回路素子短絡
主回路素子の短絡
①パワーユニット内の外観チェック(破裂したパーツやジェル状のものが落ちていないか、主回路配線・ラミネートバスバーの
焼損等ないか)②IGBT・GTO素子のテスターによるチェック
① ② パワ ー ユニットの交換
2
制御装置異常
ゲート指令の異常
故障記録のゲート波形を調査(波形の有無・パターンの異常・位相の異常など)
制御装置の交換
3
ゲートドライバ異常
ゲート ドライバの異常
ゲート波形測定(波形測定前に素子チェック実施のこと)
ゲートドライバの交換(パワーユニットの交換)
不具合箇所分析例
駆動用インバータ装置の故障箇所の分類
制御部
主回路半導体部
他の主回路構成部
入・出力装置
フィルタコンデンサ
センサ類
過電圧保護回路
主回路半導体冷却器
ゲートドライバ関連
インターフェイス
制御電源
ブレーキ受信装置
■フィルタコンデンサ
■リアクトル■主回路導体■接触器
■速度センサ■電流センサ■電圧センサ■伝送線
モータへ
■主回路半導体■冷却器■ゲートドライバ関連■スナバユニット
■過電圧保護回路
■ゲート論理ユニット■制御電源■光電変換部■インターフェイス
■ブレーキ受信装置
ゲート論理ユニット
U
V
W
光電変換部伝送線
制御部52%
他の主回路
構成部 8%
入・出力装置5%
不明7%
主回路半導体部28%
駆動用インバータ装置の故障分析(新製から8年目)
故障コードCFD又はIPMFDの不具合箇所と調査例(駆動用インバータ装置)
故障個所 「制御部」の故障詳細 「主回路半導体部」 の故障詳細
故障調査例
スナバ
回路56%主回路
半導体23%
伝送線5%
不明6%
フィルタコンデンサ2%
ゲートドライバ
関連8%
その他 4%
ゲート論
理ユニット
故障モード:はんだ不良 10%
制御電源44%
I/F 4%不明 6%
制御基板46%
IC 50%
コンデンサ 13%
絶縁アンプ 9%
光部品 13%
継電器 9%その他 6%
ゲート電源 20%
IGBT 11%
GTO 9%
スナバユニット 4%
PTr 4%過電圧保護回路7%
不明4%
主回
路半
導体
ゲートドライバ 41%IGBTドライバ10%GTOドライバ 31%