HXD1B型機車主斷路器活故障的原因分析及對策

周敏

(鄭州鐵路局 鄭州機務段，河南鄭州450053)

HXD1B型機車主斷路器活故障的原因分析及對策

周敏

(鄭州鐵路局 鄭州機務段，河南鄭州450053)

主斷路器是機車與接觸網之間電氣連通、分斷的總開關，是機車上最重要的保護設備。在運用過程中一旦主斷路器發生故障，很可能會導致發生行車設備故障。從主斷路器工作、控制原理著手，結合實際過程中碰到的主斷路器活故障分析了故障原因并提出了相應的對策。

主斷路器;活故障;數據分析;計數器

主斷路器是機車與接觸網之間電氣連通、分斷的總開關，是機車上最重要的保護設備。在運用過程中一旦主斷路器發生故障，很可能會導致發生行車設備故障。因此關于主斷路器的活故障，尤其需要重視。

針對此類活故障的分析，普遍采用借助于機車的數據記錄的方式，分析故障發生時的機車狀態進而判斷故障點。但是個別情況下，機車并沒有相應的故障記錄。因此有必要從主斷路器工作、控制原理著手，找到故障分析方法，并提出相應的對策。按照此方法，對實際發生的機車主斷路器活故障，進行了分析，并提出了相應的對策。

1 常見主斷路器活故障

(1)主斷路器閉合故障

在滿足主斷路器閉合條件的情況下，司機扳下主斷路器閉合開關，發出主斷路器閉合指令，但機車控制系統(CCU、TCU)沒有收到主斷路器閉合信號，經蓄電池復位后，故障消失。例如:

①441機車故障現象為在機車使用過程中，突然發生主斷閉合故障，通過蓄電池復位后，故障消失;

②255、260機車故障現象為只在啟機自檢后，第1次合主斷路器時，合不上主斷路器。隨后再合第2次，主斷路器可以閉合，閉合故障消失。

(2)主斷路器斷開故障

司機扳下主斷路器分斷開關，發出主斷路器分斷指令，但機車控制系統沒有收到主斷路器分斷信號，經蓄電池復位后故障消失。例如236機車故障現象為在機車使用過程中，突然發生主斷斷開故障，通過蓄電池復位后，故障消失。

(3)主斷路器無故斷開

機車正常運行過程中，司機未扳下主斷路器分斷開關，機車控制系統未發出主斷路器分斷指令，但主斷路器自動斷開。主斷路器斷開后，允許閉合而且沒有相應的故障記錄。例如:

461機車故障現象為在機車使用過程中，司機正常操縱牽引/制動手柄，機車主斷路器自動跳開。機車回機務段試驗，故障現象消失，且機車數據軟件未報故障。

2 主斷路器的工作原理

HXD1B型真空斷路器控制單元原理圖，如圖1所示。結合真空斷路器動作過程，其控制過程分析如下。

圖1 HXD1B型真空斷路器控制單元原理圖

2.1 合閘過程

當正極電源進入電路板后，主斷路器保持線圈、延時繼電器同時得電，如果風壓滿足要求，則電路板上的MOS管導通，主斷路器電磁閥線圈、計數器同時得電，電磁閥打開，同時計數器次數加1。壓縮空氣由儲風缸通過電磁閥流入壓力氣缸，推動活塞向上運動，主動觸頭隨之移動。經過500 ms后，主觸頭已經閉合，活塞也已經到達行程末端。此時延時繼電器動作，其常閉觸頭斷開，MOS管關斷，電磁閥線圈隨之失電，壓力氣缸內的空氣排出，合閘過程結束。

2.2 分閘過程

當給出分閘指令后，控制電路板失電，保持線圈隨之失電，活塞在彈簧力作用下(恢復彈簧、肘節機構等)移動，主觸頭打開，斷路器分閘。

3 主斷路器的控制原理

主斷回路分為硬件環和軟件環兩個部分［1］，其中硬件環包括非常按鈕(43-S10和43-S20)、鑰匙箱塞門、布赫繼電器3部分，軟件環包括TCU和CCU允許。在所有合主斷條件都滿足的情況下，主斷允許繼電器(21-A11-K02)將會得電，閉合主斷環。當閉合主斷的條件都滿足時，司機通過操作端主斷扳鈕，給出合主斷命令，Compact I/O將讀入司機指令，通過MVB傳送至CCU，發出合主斷申請。CCU綜合判斷后將發出合主斷指令通過MVB至SKS3，輸出接口A13B_06和A140_02將輸出高電平閉合主斷合繼電器(21-A11-K01)，主斷將閉合。其原理圖如圖2。

圖2 主斷控制原理圖

4 故障排查

4.1 主斷路器閉合、斷開故障檢查

在查找故障的過程中，發現目前的控制系統中，CCU以E131_15的狀態來判斷主斷路器控制板是否得電，并予以記錄。但是E131_15的信號來自主斷路器閉合繼電器線圈，而非主斷路器電磁閥輸入端，因此，E131_15并不能反映故障時主斷路器電磁閥是否得電，也無法判斷是主斷路器本身故障，還是外部控制電路故障。

而通過主斷路器工作原理分析，可以看出主斷路器的電磁閥和計數器均來自同一電源，因此從計數器的讀數變化，可以判斷主斷電磁閥是否得電。依據這種方法，我們在查找主斷路器故障時

(1)要求檢修人員每次試車時，先按照下面的格式，記錄主斷路器計數器數值A，例如:

車號255主斷編號201001046時間5/16 9:00計數器數值236

(2)開始試車，并記錄下閉合主斷板鍵開關的次數B;

(3)發生故障后，再次按照上面的格式，記錄主斷路器計數器數值C;

(4)分析兩次數值的差別，如果A+B=C，則說明發生故障時，主斷路器電磁閥得電，但主斷路器沒有閉合，應為主斷路器本身故障，如果A+B＞C，則說明發生故障時，主斷電磁閥沒有得電，應為外部控制電路故障。

利用這種方法，我們判斷出441、255、260、236機車的主斷路器本身存在故障，更換后未再發生該故障。后經廠家反映，這4臺車是主斷路器的電磁閥存在故障。此外，為了便于更好的排查機車故障，完善主斷路器的軟件保護，將發現的問題反饋給了生產廠家，請對方考慮在=92-X151.14的44號排插(主斷路器電磁閥控制信號引入端)，引出一個信號至CCU，以監控主斷路器電磁閥是否得電，完善機車控制系統。

4.2 主斷路器無故斷開故障檢查

在查找461故障處的過程中，在A13B_06至主斷路器硬件環出線分支點的連線上，串入了一個自動開關。待機車起動后提手柄時，斷開自動開關，機車雖然會跳主斷，但并不報故障。同樣在主斷路器電磁閥控制信號引入線上串入自動開關，按照上述方法試驗，故障現象相同。

通過模擬故障，判定是主斷路器的控制回路存在故障。在對硬件環的出現進行測量后，確定不存在虛接的現象。更換了CCU的輸出模塊(A13B_06、A140_02)，未再發生該故障。同時，可以看出在主斷路器閉合后，主斷路器控制回路如果發生故障，機車雖然會跳主斷，但并不報故障。這應該是機車在軟件保護方面的隱患。已建議生產廠家在數據分析系統中，增加相應故障代碼，將該類故障納入軟件保護范疇。

5 結束語

在廠家未對機車軟件升級前，建議讀者在遇到主斷路器斷開故障時，能借鑒本文提到的方法查找故障，不要輕易放車，或者盲目更換主斷路器，以致機車故障沒有消除，仍帶病運行，進而影響鐵路運輸安全。

［1］ 南車株洲電力機車有限公司.HXD1B型機車客戶培訓文件電器部分［Z］.株洲:南車株洲電力機車有限公司.2009.

Cause Analysis and Countermeasures of Live Faults of Main Circuit Breaker for HX_D1B Locomotives

ZHOU Min
(Zhengzhou Locomotive Depot，Zhengzhou Railway Bureau，Zhengzhou 450053 Henan，China)

Main circuit breaker is the main switch of electrical connectivity and disjunction between locomotives and catenary，and is the most important protective equipment of locomotives.Once the failure of main circuit breaker occurs，it is likely to lead to the running equipment fault.Based on the working and control theory of main circuit breaker and the live faults in the actual process，this paper analyzes the fault reason，and puts forward the corresponding countermeasures.

main circuit breaker;live fault;data analysis;counter

U269.6

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2015.01.19

1008－7842(2015)01－0085－02

)男，工程師(

2014－07－14)