HXD3型電力機車彈簧停放裝置故障原因分析及改進措施

潘小芳,杜明忠

(北京二七軌道交通裝備有限責任公司技術中心,北京100072)

2009年生產的配屬西安鐵路局安康段的HXD3型電力機車,在實際運用過程中多次出現彈簧停放(簡稱彈停)裝置自動上閘故障,嚴重者造成輪對擦傷,影響行車安全。通過分析彈停裝置氣路工作原理和彈停脈沖閥工作原理,來查找彈停故障原因,為制定有效的整改措施提供理論依據。

1 彈停裝置自動上閘故障原因分析

1.1 彈停裝置氣路工作原理

如圖1所示,機車在正常運行過程中,制動缸風壓為0,彈停風缸及總風缸壓力為900 kPa,彈停脈沖閥處于緩解位,塞門開放,彈停制動缸中壓力為550 kPa。氣路流向順序為:總風缸風壓—→止回閥—→縮堵—→彈停脈沖閥—→雙向止回閥—→減壓閥—→塞門—→彈停制動缸。此時彈簧停車裝置處于緩解狀態。

當機車停放時,彈停裝置作用。如果通過彈停脈沖閥作用則彈停制動缸中的壓縮空氣由彈停脈沖閥的排風口排出,如果通過塞門作用則彈停制動缸中的壓縮空氣由塞門的排風口排出。

圖1 彈停氣路工作示意圖

1.2 彈停裝置非正常工作原因分析

(1)機車在正常的運行過程中,彈停裝置在無人操作時自動上閘,即機車在運行過程中彈停制動缸中的風排出,排風口只有塞門和彈停脈沖閥兩個排風口。產生彈停故障后,司機用操縱臺上的彈?？刂崎_關能將彈簧停車裝置正常緩解,說明彈停脈沖閥動作。因為彈停脈沖閥的主閥對工作狀態具有記憶功能(靠主閥芯和閥體之間的摩擦力將主閥芯固定在緩解位或作用位),如果不用手動操作脈沖電磁閥或者給脈沖電磁閥電信號,主閥會始終處于原有的工作狀態。在排除塞門和雙向止回閥導致彈停裝置非正常工作后,故障原因就鎖定在彈停脈沖閥上。

(2)為確認是否為電信號干擾而導致彈停脈沖閥動作,將控制彈停脈沖閥產生作用的信號線從彈停脈沖閥一端斷開,機車再進行運行試驗,彈停裝置的非正常作用仍再次發生。故障發生后司機用彈?？刂崎_關可將彈停裝置緩解,說明彈停脈沖閥產生了動作,進一步將故障原因鎖定在彈停脈沖閥上。

彈停脈沖閥結構示意圖如圖2所示。機車正常運行過程中,彈停脈沖閥處于緩解位,彈停裝置緩解,脈沖電磁閥的主閥靠近作用位,電磁閥1和電磁閥2均處于失電狀態,P,A連通,總風給彈停制動缸供風。

圖2 彈停脈沖閥結構示意圖(緩解位)

彈停脈沖閥產生“作用”的動作過程是電磁閥2得電,動鐵芯上移,控制風進入作用端腔體,推動主閥向緩解位移動,從而使A,O連通,將彈停制動缸中的壓縮空氣排入大氣,彈停脈沖閥處于作用位,彈停裝置作用,彈停脈沖閥動作瞬間內部示意圖如圖3所示。

圖3 彈停脈沖閥結構示意圖(作用位)

(3)為了進一步確認彈停故障是由于彈停脈沖閥誤動作所引起,在彈停故障多次發生的HXD3型0594號機車上安裝監測記錄儀。實時監測彈停脈沖閥作用和緩解電信號及彈停氣路中的壓力變化(壓力測點)。根據記錄顯示,機車運行過程中,出現故障前彈停壓力測點測得壓力為550 kPa,說明彈停脈沖閥處于緩解的正確位置;發生故障時,測點測得壓力逐漸減小,由530 kPa減為0,時間為十幾秒,與彈停脈沖閥動作的排氣過程相同,之后司機給出緩解信號,對應此時間點的彈停管內的壓力開始上升至550 kPa。由此可判定彈停脈沖閥在司機無操作的情況下由“緩解”位動作至“作用”位,從而導致產生故障。而可能引起彈停脈沖閥動作的來源包括手動操作脈沖閥、電信號、電磁閥誤動作3方面。由于機車已經將脈沖閥作用線斷開,因此排除了可能由于電信號而引起脈沖閥動作;而故障發生時又無人手動操作彈停脈沖閥,因此將故障原因完全鎖定為彈停脈沖閥自身誤動作引起。

3 改進措施

為排除由于彈停脈沖閥誤動作所產生的故障,設想讓彈停脈沖閥的控制風路始終連通,靠壓縮空氣將彈停脈沖閥的主閥固定在緩解位或作用位。HXD3型電力機車原設計操縱臺上控制彈停裝置作用和緩解的開關,是一個自復位脈沖信號開關。經與彈停脈沖閥生產廠家確認,控制主閥的電磁閥可以長時間得電,因此考慮將自復位開關改為非自復位開關,操作開關可以讓電磁閥長時間固定在某一位置,達到靠壓縮空氣將彈停脈沖閥的主閥固定在緩解位或作用位的目的,從而保證彈停脈沖閥在機車運行過程中不會發生誤動作。

4 實施效果

2010年4月份將安康段多次發生彈停故障的HXD3型0732號機車的彈停自復位開關改為非自復位開關,經過運用考驗,沒有出現因彈停脈沖閥誤動作所導致的彈停故障。隨后對發生彈停故障的15臺車更換了彈停開關,運行至今沒有再發生過因彈停脈沖閥誤動作而引起的彈停故障,消除了機車運行安全隱患。

[1] 張曙光.HXD3型電力機車[M].北京;中國鐵道出版社,2009.