HXD2型機車單緩故障研究及其改進措施

王 昊，高麗娜，郝 鵬

（1 大秦鐵路股份有限公司 湖東電力機務段，山西大同037005； 2 太原鐵路局 太原客運段，山西太原030012）

WANG Hao1，GAO Lina2，HAO Peng1

（1 Hudong Locomotive Depot，Daqin Railway Co.，Ltd.，Datong 037005 Shanxi，China；2 Taiyuan Passenger Depot，Taiyuan 030012 Shanxi，China）

HXD2型機車單緩故障研究及其改進措施

王 昊1，高麗娜2，郝 鵬1

（1 大秦鐵路股份有限公司 湖東電力機務段，山西大同037005； 2 太原鐵路局 太原客運段，山西太原030012）

HXD2型機車自投入運行以來經常發生空氣制動閥（俗稱：小閘）自動上閘和單緩故障，導致機車動輪過熱，嚴重影響了大秦線的正常運輸秩序和列車安全運行。現就HXD2型機車小閘自動上閘和單緩故障原因進行了研究，并提出了解決單緩故障問題的改進措施。

HXD2型機車；單緩；故障研究；改進措施

HXD2型機車作為大秦鐵路2萬t貨物列車牽引的主型機車［1］，在運用過程中經常發生小閘自動上閘故障，時常造成機車車輪抱閘運行，動輪過熱，嚴重危害行車安全。當機車處于彎道或道岔處時極易導致機車動輪脫軌。自該型機車投入運營以來因小閘自動上閘和單緩故障多次發生機破和機車折回，嚴重影響了大秦線的正常運輸秩序和行車安全，給機務段帶來了很大的經濟損失。

1 問題的提出

1.1 故障統計

表1是2009年僅5～7月份部分典型的HXD2型機車運行中按壓“單緩按鈕BPL（D）F”仍上閘故障統計表。

1.2 解決單緩問題的必要性

針對上述HXD2型機車運行中按壓“單緩按鈕BPL（D）F”仍上閘這類故障，湖東電力機務段組織技術人員進行分析研究，發現故障機車普遍存在CC-BOG等微斷路器跳出或者電機隔離等現象。若此時乘務員進行試閘，故障的轉向架制動缸就會上閘，乘務員按照應急故障處理程序按壓“單緩按鈕BPL（D）F”，雖然“單緩按鈕BPL（D）F”指示燈亮，但此時小閘仍然會自動上閘，列車將無法正常繼續運行，只能在區間停車，將故障節的制動缸塞門切除，嚴重干擾大秦線的正常運輸秩序。同時，由于乘務員業務素質參差不齊，在各種切除塞門云集的制動柜上進行制動缸切除作業極易導致作業錯誤，錯誤的切除塞門會導致故障擴大，甚至會導致發生機車熱軸、切軸等嚴重危害安全運行的事故。因此，迫切需要對單緩控制回路實施技術改進，以確保在區間發生該類故障時機車可以維持運行，同時減少乘務員在區間進行非正常故障處理作業，減少風險因素，確保安全。

2 HXD2機車單緩控制原理（見圖1）

HXD2型機車的單緩功能設計是機車運行速度大于3 km/h時，按壓司機室大閘旁的“帶燈的單緩按鈕BPL（D）F”，通過按鈕上的常開聯鎖，將＋110 V控制電通過2044D和2042D線送入機車輸入輸出控制單元RIOM1/RIOM2產生變量E_BTx_BPDF，機車控制系統在檢測到變量E_BTx_BPDF為1后，系統使RIOM1/RIOM2產生控制變量S_BTx_BPLDF，RIOM1/RIOM2板載固態繼電器得電吸合通過二極管輸出＋110 V過P2042B線點亮單緩燈BPL（D）F，同時系統通過FIP網傳送指令給TCU，使得TCU的S_BT_ VEQPCOM1和S_BT_VEQPCOM2固態繼電器吸合，完成串接在VEx－Q（P－COM）F空氣/電制動轉換電磁閥得電回路中的相關電路閉合。VEx－Q（P－COM）F空氣/電制動轉換電磁閥得電，使得制動機小閘中繼閥排大氣，可以使制動缸緩解，防止運行中機車上閘；當機車運行速度小于、等于3 km/h時，系統自動使RIOM1/RIOM2產生控制變量S_BTx_BPLDF為0，單緩燈滅，“單緩按鈕BPL（D）F”自動失效，機車可以正常上閘。

3 造成單緩故障的原因分析

經過系統分析研究，我們認為造成單緩故障的主要原因有兩點：一是單元控制電路出現故障，二是系統設計缺陷不切合實際運用。

（1）電路故障

從圖1 HXD2機車單緩電路原電路示意圖可以看出，從CC-BOGx微斷路器開始，2055線先通過TCU2的S_BT_VEQPCOM1和S_BT_VEQPCOM2固態繼電器，然后再同樣通過TCU1的S_BT_VEQPCOM1和S_BT_VEQPCOM2固態繼電器，最后分別過M2055-1、中央端子排D61和P2055-1線最終送給VE1-Q（PCOM）F空氣/電制動轉換電磁閥1（這是第一轉向架，第二轉向架電路原理相同）。在這條電路中，由于振動經常會導致CC-BOGx微斷路器非正常跳開造成短路，在電機1或電機2隔離時又會造成TCU1或TCU2的S_BT_VEQPCOM1和S_BT_VEQPCOM2固態繼電器開路，再加上偶爾的接線松虛接、短路、破損都會造成VEx-Q（P-COM）F空氣/電制動轉換電磁閥失電，進而使小閘中繼閥動作最終導致小閘制動缸上閘。

（2）系統設計問題

按照HXD2型機車的設計理念，在再生制動工況下，如果由于空轉、或者電機隔離導致單個輪軸的制動力不足時，由系統控制使對應輪軸TCU的S_BT_ VEQPCOM1或S_BT_VEQPCOM2固態繼電器釋放，造成VEx-Q（P-COM）F空氣/電制動轉換電磁閥失電，進而使小閘上閘以補償不足的電制力［2］，以獲得較為平衡的各輪軸制動力。然而，在實際運用中發現，由于HXD2機車的防空轉能力不足以及多發的電機隔離故障反而使得這一設計成為運用安全的不穩定因素，制約機車的運用。系統的設計問題使得小閘自動上閘的單緩類故障頻發。

4 采取的改進措施

4.1 改進思路及方案

經分析研究發現最主要的原因是造成VE1-Q（P-COM）F或者VE2-Q（P-COM）F空氣/電制動轉換電磁閥1或者2失電，進而使小閘中繼閥動作最終導致制動缸上閘。所以，我們的思路是對單緩控制回路實施技術改進，當按壓“單緩按鈕BPL（D）F”單緩有效即保證VEx-Q（P-COM）F空氣/電制動轉換電磁閥常得電，同時還要保證在緊急狀態下機車能夠自動施加單獨小閘制動。根據這個思路，研究了改進方案，具體見圖2，在“BPL（DP）帶燈的單緩按鈕”按壓后，將P2042B線的110 V控制電過BP1-URG緊急制動按鈕1和BP2-URG緊急制動按鈕2的常閉聯鎖，然后再經過增加的Q-URG的中間繼電器通過二極管直接送入VE1-Q（PCOM）F和VE2-Q（P-COM）F空氣/電制動轉換電磁閥1、2的接線端子D61和D63，使得在按壓單緩按鈕后VE1-Q（P-COM）F和VE2-Q（P-COM）F空氣/電制動轉換電磁閥1、2通過P2055-1線和P2055-3線常得電，從而避免了不必要的小閘自動上閘問題，同時，采取上述改進措施后并不影響司機單獨實施小閘制動。同時由于在回路中串聯了緊急回路的控制裝置，還實現了兩節內重聯以及兩臺機車外重聯的防自動上閘功能。

4.2 改進后的試驗方法

為了保證改進后的質量，嚴格卡控改進作業，同時規范改進后的檢查試驗程序。測試程序如下：

（1）外觀檢查所有接線符合布線表。

（2）檢查A節左重聯插座4腳與B節左重聯插座4腳連通。

（3）閉合機車電鑰匙，合主斷扳鈕，按下單緩按鈕BPL（D）F，檢查繼電器吸合，中央端子排D61（P2055-1）為110 V；D63（P2055-3）為110 V。

（4）連接E-train軟件，模擬20 km/h機車速度，大閘實施100 kPa減壓量，小閘自動上閘，按壓單緩按鈕BPL（D）F，單緩燈亮，機車小閘緩解。

（5）退出模擬速度模式，檢查測試結束。

5 結束語

自2009年實施改進以來，截止到2013年湖東電力機務段HXD2型電力機車再沒有發生因電機隔離、微斷路器跳出或系統保護導致的小閘非正常自動上閘現象，杜絕了小閘非正常上閘導致的動輪過熱現象。HXD2型機車單緩電路的改進，避免了因機車小閘非正常上閘而導致的經濟損失，保證了運輸生產的需要。同時，單緩電路的改進獲得了湖東電力機務段合理化建議和鐵路局合理化建議等獎勵，受到了廣大乘務員和機車維修作業人員的好評。

［1］ 王 昊.HXD2型機車空轉故障分析及其對策［J］.電力機車與城軌車輛，2013，36（4）：88-89.

［2］ HXD2交流貨運電力機車培訓材料［Z］.大同：中國北車集團大同機車車輛有限公司，2007.

Independent Release Fault Analysis of HXD2 Locomotive and the Improvement Measures

Small brake failures often occurred since HXD2 locomotive was put into operation on DaQin railway line，which led to overheating of locomotive wheel，and seriously affected the normal transport order and train＇s safe operation of Daqin line.This paper discusses the reason of small break failure and provides the improvement measures.

HXD2 locomotive；independent release；fault analysis；improvement measures

WANG Hao1，GAO Lina2，HAO Peng1

（1 Hudong Locomotive Depot，Daqin Railway Co.，Ltd.，Datong 037005 Shanxi，China；2 Taiyuan Passenger Depot，Taiyuan 030012 Shanxi，China）

U266.1

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.05.16

1008－7842（2014）05－0066－03

?）男，工程師（

2013－12－19）