雙司機室HXN5型內燃機車電阻制動原理及故障處理

蔣律等

摘要：本文主要闡述雙司機室HXN5型內燃機車電阻制動的原理和特性，并結合機車試驗過程中出現的一些故障，對其故障原因分析及故障處理方案進行總結。

關鍵詞：雙司機室；HXN5型內燃機車；電阻制動；故障處理

概述

雙司機室HXN5內燃機車是在HXN5型內燃機車的基礎上進行改進設計的車型，將原有的單司機室改為雙司機室，更便于司機的操作和瞭望。該機車依然延續了原車型大功率重載模式，軸重25噸，適合我國鐵路運行狀況。機車電阻制動性能的好壞，直接影響機車的安全行駛，其重要性不可忽略。因此，電阻制動性能的測試及故障的處理顯得尤為重要。

1.雙司機HXN5型內燃機車電阻制動原理及特性

1.1原理

內燃機車在制動過程中，將原來的驅動輪對的牽引電動機轉變為發電機，利用列車的慣性由輪對帶動電動機轉子旋轉而發電，從而產生反轉力矩，消耗列車的動能，從而達到產生制動作用的目的。而電機發出的電流通過專門設置的電阻帶將能量消耗掉，而電阻帶上產生的熱量則是由通風機消散到大氣中。

簡要地說，轉子磁場比定子磁場旋轉得快，定子上將感應出高于逆變器提供的電壓，該電壓通過逆變器內部的整流二極管轉變為直流電壓。這一較高電壓逆變器為逆變器內的電子開關器產生偏差，使逆變器關斷。這一電壓同時也加在直流母線上，亦加在了電阻制動電阻柵上。根據公式：P=E2/R，其中E是逆變器二極管整流電壓，而R是制動柵電阻，由列車運動產生的電功率消耗在制動電阻柵上。計算機系統重新計算供給每臺牽引電機的頻率及電壓以便對每個轉子施加正確的減速度和轉矩，司機可以操作電阻制動手柄的位置來得到所需的電阻制動：制動設定值越高，制動力越大。

1.2 特性

由于雙司機室HXN5型內燃機車采用交流電傳動裝置，其電阻制動原理和特性均與既有交直流電傳動內燃機車不同。交直流電傳動內燃機車電阻制動特性及其工作范圍，受到六方面的限制：牽引電動機最大勵磁電流、最小勵磁電流、最大制動電流、牽引電動機換向火花、機車最高速度和機車粘著重量。其制動力曲線，在高速區可以接近恒功率曲線；在低速區則只能有1～4個點達到最大制動力，而且機車速度降低到停車，制動力也隨之降低到零。交流電傳動內燃機車在電阻制動工況，交流牽引電動機在超同步區域內（第二象限）作為交流發電機工作，向直流中間環節供電，提供制動能量。制動電能一部分用于制動電阻通風機電動機供電（50kW），一部分通過制動電阻轉化為熱量散逸。此時，變流器作為整流器工作，并使電阻制動力實現無級調節。有的交流電傳動內燃機車，低速時電阻制動力只能保持到5～10km/h。HXN5型機車的電阻制動性能，則既不受勵磁電流的限制，也不受電動機換向的限制，而且低速時的制動力保持352kN的恒定值，并可一直制動機車直至停車。

2.電阻制動故障處理

電阻制動故障處理必須從電阻制動原理上的基礎著手，對其控制原理要有一定的了解和認知。雙司機室HXN5機車在試驗過程中也出現過一些比較復雜的故障，通過原理分析及故障排查，最終解決了故障。下面就電阻制動故障舉兩個實例，來進一步分析故障產生的原因以及消除故障的處理方法。

2.1 故障現象：雙司機室HXN5機車Ⅱ機電阻制動8檔失效

故障原因：由于雙司機室HNX5機車是由HXN5型內燃機車改進型，將原有的單司機室的副臺移到雙司機室的Ⅱ機室，因此原來的副臺的電氣控制線路加長，線電阻增加。而微機識別電阻制動的檔位信號，是通過比較滑動電阻盤每個階段的電壓差來判斷當前檔位，每個檔位對應一個壓差范圍，由于線電阻的增加導致電阻制動8檔時壓差超出了微機檢測的壓差范圍的下限。因此微機無法識別8檔位，無法做出響應，也就無法輸出當前扭矩給定值，從而使得電阻制動8檔失效。

處理方法：知道了故障原因，便可以針對故障原因進行處理。線電阻的增加由于車型的限制無法改變，但是我們可以通過降低電阻端部的初始電壓將8檔位時的壓差變化控制在微機檢測的范圍內。在電路設計中，有很多降壓的方法，如串電阻降壓、電容降壓、二極管降壓等。由于串電阻降壓時存在較高的發熱現象，不適合應用于控制回路中。而電容降壓又收到負載電流的壓制，想用電容降壓就必須增加負載，該方法較復雜。所以，利用二極管正向導通0.7V的降壓特點來實現該回路的降壓要求，具有即簡便又安全的優點，不存在發熱的隱患。通過實際的試驗驗證，該方法滿足設計要求，Ⅱ機實施電阻制動8檔正常，有效的解決了II機8檔失效的故障。

2.2 故障現象：實施電阻制動時，從1檔位到8檔位，各檔位之間頻繁跳動，而電阻制動功率波動。

故障原因：微機檢測各階段壓差異常，經檢查司控器電阻盤正常，控制回路線路正常，后檢查發現重聯電阻R24開路，由于該電阻開路導致回路無法形成壓差，微機無法識別，因此在實施電阻制動時，檔位手柄從1檔到8檔地過程中，檔位之間頻繁跳動，微機扭矩輸出信號紊亂，導致功率波動。

處理方法：如該機車是已在段運行機車，考慮到機車運行率，要求快速處理故障，可采用更換備用電阻的方式解決該故障。對于新造機車而言，發生配件質量問題，需重新更換TRP重聯電阻集成板。更換后故障消除。

3.結束語

通過以上對雙司機室電阻制動及其故障處理方法的介紹，我們了解了雙司機室HXN5型內燃機車電阻制動控制裝置的工作原理和一些故障的原因及處理方法。同時，也使我們了解到電阻制動在機車上應用的重要性，尤其對于新造機車試驗來說，電阻制動性能的把控尤為重要。通過機車試驗驗證過程中對常見的一些故障的處理進行總結，可以大大提高試驗人員對電阻制動工作原理及控制原理的掌握，做到迅速處理故障、解決故障的能力。