淺談SS4G型機車制動電阻柜燒損原因分析及改進建議

韓俊

摘 要：通過分析SS4G型機車制動電阻柜燒損的原因，提出了對制動通風機控制電路、乘務員操縱的改進建議。

關鍵詞：SS4G型機車；制動電阻柜；燒損原因；時間繼電器

中圖分類號：U269.5 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.159

1 概述

神朔、朔黃線每年運輸量的遞增，對承擔牽引任務的韶山4改機車的穩(wěn)定性、可靠性、質(zhì)量和速度提出了更高的要求，為此，保證制動系統(tǒng)的安全、可靠運行尤為重要。制動是機車運行的基本工作狀態(tài)之一，當列車需要減速、停車或在長大下坡道上運行，需要限制列車速度時，都必須采取制動措施，控制機車的運行速度。尤其是朔黃線，當機車牽引重車由神池南站開行至黃驊港站時，一路都是長大下坡道，運輸安全性的高低在很大程度上取決于機車制動性能的高低。神朔、朔黃線鐵路運輸?shù)牟粩喟l(fā)展和行車速度的不斷提高，對機車的制動性能也相應提出了更高的要求。

韶山4改機車的電氣制動利用了電機的可逆性原理。在電氣制動時，列車的慣性力帶動牽引電動機，牽引電機做發(fā)電機運行，將列車動能轉(zhuǎn)化為電能，輸出制動電流的同時，在牽引電機軸上產(chǎn)生反轉(zhuǎn)矩并作用于輪對，形成制動力，從而使列車減速或在下坡道上以一定的速度運行。如果將電氣制動時產(chǎn)生的電能利用電阻使之轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉，稱之為“電阻制動”。使用電阻制動可以提高列車行車的安全性，速度越高，制動效果越明顯，而且與制動時間無關，同時減少了機車閘瓦和車輪的磨耗，提高了列車下坡時的運行速度。

韶山4改機車的電阻制動主要由A，B兩節(jié)共2個電子柜、4個制動電阻柜以及機車控制電路系統(tǒng)組成。當電子柜及機車控制電路系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，均可以在現(xiàn)場處理。一旦制動電阻柜內(nèi)的電阻帶燒損，就必須進入檢修庫檢修、更換，從而影響了機車的正常運用。

截至2015-05，由中鐵三局第二運輸段參與聯(lián)合運輸于神朔、朔黃線的37臺韶山4改機車，不管是新接的、大修的，還是中修的韶山4改機車，其制動電阻柜電阻帶燒損的現(xiàn)象依舊很多。這主要是由于自2002年開始在神朔、朔黃線開始運營韶山4改機車以來，隨著每年運輸任務的遞增，由韶山4改機車改造的萬噸列車開行，韶山4改機車一直處于滿負荷運行。同時，也造成了韶山4改機車制動電阻柜電阻帶燒損量一直居高不下，僅2013年一年，制動電阻柜電阻帶燒損落修達10臺次，更換燒損電阻帶30片，每片電阻帶3 300元，直接經(jīng)濟損失99 000元，其中還未計入人工成本費用。制動電阻柜的燒損還帶來機車運行中機故、臨修的增加，給第二運輸段韶山4改機車的運行和檢修帶來很大的安全和質(zhì)量隱患。另外，由于韶山4改機車的構造和制動電阻柜安裝的位置，造成檢修制動電阻柜的不便，每次檢修都得入庫動用天車吊下機車車頂防護蓋才能拆卸檢修，這就大大增加了機車臨修停時，降低了機車的運行效率。

2 制動電阻柜燒損的原因分析

2.1 制動風機冷卻時間不足

SS4G型機車電阻制動為加饋電阻制動，其特性為準恒速限流控制，采用4個軸流式制動風機冷卻4個制動電阻柜。在電阻制動工況時，乘務員必須開啟本節(jié)制一、制二和后節(jié)制一、制二軸流通風機，但是部分乘務員在使用完電阻制動后就立即停止制動風機的投入。此時，制動電阻帶溫度較高，而且強度降低，如果線路震動較大，制動電阻帶（特別是電阻帶焊接縫處）就容易斷裂，最終造成制動電阻柜燒損。

2.2 使用電空聯(lián)合制動頻繁

隨著神朔、朔黃線運輸任務的不斷增加，中鐵三局第二運輸段投入的SS4G型機車的使用率逐漸提高，牽引噸位一般為5676 t。隨著SS4G型機車萬噸改造的完成，牽引噸位由5 676 t上升為11 600 t。特別是朔黃線，牽引噸位大、坡度長，使用電空聯(lián)合制動頻繁。電制動力的提高對制動電阻柜內(nèi)電阻帶造成了一定程度的損害，比如制動電阻帶強度降低，固定電阻帶小瓷瓶破裂，小瓷瓶穿軸燒紅、變軟、彎曲，最終導致電阻帶架框整體變形，造成短路。

2.3 電阻制動時通風系統(tǒng)堵塞

SS4G型機車電阻制動時通風系統(tǒng)易堵塞。每節(jié)機車的制動

柜通風系統(tǒng)有兩個獨立且完全相同的通風之路，即車底進風口→制動電阻軸流風機→制動電阻帶→車頂百葉窗。由于神朔、朔黃線地處陜西、山西、河北交界處，沿線綠化較好，一到夏季柳絮滿天飛，制動電阻軸流風機抽風時底部進風口容易被柳絮堵塞，造成電阻制動通風系統(tǒng)不暢，電阻帶長時間發(fā)熱，得不到良好的通風散熱，造成電阻帶燒損。

3 制動電阻柜燒損的改進建議

根據(jù)上述制動電阻柜燒損的原因分析，筆者提出以下改進建議。

3.1 制動風機冷卻時間不足的改進措施

機車處于加饋電阻制動時，經(jīng)位置轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)換到制動位，牽引電動機電樞與主極繞組脫離，與制動電阻串聯(lián)，并且同一轉(zhuǎn)向架的兩臺電動機電樞支路并聯(lián)之后，與主整流器串聯(lián)構成回路。此時，每節(jié)車4臺電動機的主極繞組串聯(lián)連接，經(jīng)勵磁接觸器與勵磁整流器構成回路，由主變壓器勵磁繞組供電。

在使用電阻制動時，要先啟動制動風機冷卻，電阻制動結(jié)束后適當延長關閉制動風機冷卻時間，即在電阻制動結(jié)束后的一段時間內(nèi)不關斷制動風機電源，讓其繼續(xù)運轉(zhuǎn)，吹去電阻帶的余熱，也就避免了制動風機關閉后，電阻柜余熱過高，對部件尤其是對小瓷瓶及小瓷瓶穿軸的損害。為達到以上目的，筆者建議在對制動風機啟動和斷開的控制電路中加入一個制動風機延時時間繼電器700KT。改造后的具體電路圖如圖1所示，圖中虛線框內(nèi)為改進后增加的部分。

在制動風機啟動和斷開控制回路中，并聯(lián)一組常開接點的時間延時繼電器700KT。700KT采用可以斷電延時40 s以上的晶體管時間延時繼電器。700KT供電電源由主司機控制器換向手柄置于“制動”位時，導線402、403、405有電，其中，導線405制動位需要電線提供。當按下“制動風機”按鍵，開關407SK，導線577經(jīng)407SK、700KT、566KA、581QS和526KT使制動風機1和制動風機2的電源接觸器209KM、210KM線圈依次得電，然后本節(jié)制一風機（5MA）、制二風機（6MA）和由N590線供電的后節(jié)制一風機（5MA）、制二風機（6MA）啟動，從而實施電阻制動。當主司機控制器換向手柄離開“制動”位時，700KT失電延時40 s以上釋放，使制動風機接觸器繼續(xù)得電一段時間，讓冷卻風機吹去電阻帶的余熱。

圖1 改造后的具體電路圖

3.2 電空聯(lián)合制動頻繁的改進措施

為了避免由于使用電空聯(lián)合制動頻繁，減少隨電制動力的提高對電器部件造成的損害，特提出了SS4G型電力機車電阻制動的操作注意事項：①電阻制動試驗時，機車制動缸壓力應保持在100～150 kPa之間。②運行中，嚴禁使用電阻制動停車。③在機車速度未達到預控速度前，將調(diào)速手柄移到“制動”位；出現(xiàn)初制動電流后，稍停，再將手柄移至高于列車速度10 km/h的刻度上，然后再緩慢移至預控速度的刻度上。如果要繼續(xù)降低速度，可將調(diào)速手柄緩慢下移，制動電流增幅不宜過高，待制動電流穩(wěn)定或開始下降時，再向更低位置移動，使列車平穩(wěn)降速，避免沖動。④退電阻制動時先退一半，稍停留后再回零，禁止直接回零。⑤電阻制動時，不允許超過最大額定電流。B組運行時，應特別注意電流表，以防過載。⑥使用電阻制動時，要防止滑行。在大電流、彎道、道岔等易發(fā)生空轉(zhuǎn)的情況下，適當撒砂，必要時降低制動電流，配合使用空氣制動。⑦停止使用電阻制動后，不得馬上關閉制動風機。制動電阻必須保持足夠的通風冷卻時間，一般應在2 min以上。夏季，在隧道內(nèi)運行時，可適當延長冷卻時間。⑧當465QS置于切除位時，DK-1型制動機不具有實施電阻制動時自動解除機車制動缸壓力的功能；配合使用空氣制動與電阻制動時，應注意制動缸壓力不得超過150 kPa。

3.3 電阻制動時通風系統(tǒng)堵塞的改進措施

為了避免SS4G型機車電阻制動時通風系統(tǒng)堵塞，檢修人員在機車小輔修作業(yè)時，可對制動電阻軸流風機抽風時底部進風口和車頂百葉窗進行檢查、吹掃清理；地勤運行保養(yǎng)人員定時在機車入折返段時對制動電阻軸流風機抽風時底部進風口和車頂百葉窗進行檢查、吹掃清理，以此來確保SS4G型機車制動柜通風系統(tǒng)的暢通。

4 使用效果

綜上所述，中鐵三局第二運輸段37臺韶山4改機車已全部采用以上三項針對制動電阻柜燒損的改進建議。采取相應措施后，不僅保證了SS4G型機車電阻制動時制動電阻柜內(nèi)電阻帶的可靠冷卻，延長了制動電阻柜內(nèi)元件的使用壽命，而且達到了預期的機車質(zhì)量目標，更體現(xiàn)了“改造方便、結(jié)構合理、使用安全簡單”等特點，同時從客觀上解決了因人為因素所造成的韶山4改機車制動電阻柜燒損問題。

5 結(jié)束語

本文主要從改進控制電路和操作注意事項兩個方面分析、改進SS4G型機車制動電阻柜燒損問題，提高了SS4G型機車的制動性能，保證了機車安全、穩(wěn)定、可靠運行，大大減少了因制動電阻柜燒損引起的機故、臨修，提高了機車的上線運用率，為中鐵三局第二運輸段鐵路運輸帶來了較好的經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1]張有松，朱成駒.韶山4型電力機車[M].北京：中國鐵道出版社，1997.

[2]李春陽.電力機車通風方式探討[J].機車電傳動，2006（3）.

[3]華平.電力機車控制[M].北京：中國鐵道出版社，2008.

〔編輯：劉曉芳〕