防止HXD3型電力機車停放制動誤動作的改造方案及建議*

趙小漢

（鄭州鐵路局 洛陽機務段技術科，河南洛陽471002）

防止HXD3型電力機車停放制動誤動作的改造方案及建議*

趙小漢

（鄭州鐵路局 洛陽機務段技術科，河南洛陽471002）

針對HXD3型機車在運用途中停放制動誤動作進行統計分析，探討故障發生的原因，制定加改方案，杜絕HXD3機車運用途中停放制動誤動作對運輸生產的干擾。

HXD3機車；停放制動；施加；分析；技改

1 問題的提出

洛陽機務段共配屬HXD3型電力機車266臺，自2012年3月開始HXD3型8000系列機車運行中停放制動自動施加故障頻發，截止2014年底共發生停放制動自動施加故障217起，統計2012～2014年間HXD3型電力機車自動施加停放制動故障統計見表1。

表1 洛陽機務段2012～2014年HXD3機車不明原因施加停放制動故障統計表

按機車生產廠家統計，HXD3型電力機車不明原因自動施加停放制動故障情況見表2。

表2 HXD3機車不明原因施加停放制動故障按機車生產廠家統計表

從表中可以看出，2012～2014年時段內，鄭州鐵路局洛陽機務段HXD3型機車共發生停放制動自動施加故障217件，造成臨修45件、機破4件、輪對嚴重擦傷5件，其中中車大同電力機車有限公司生產的HXD3型8000系列機車故障率最高。機車運行中發生該故障時，造成牽引封鎖、進級無流，必須停車處理后才能正常牽引列車運行，嚴重干擾了運輸秩序，危及機車安全運用。因此，調查故障現象，分析故障原因，制定必要的防范措施或改進方案，可有效遏制機車運行中停放制動故障發生，提高機車的安全運用效率。

2 原因分析

洛陽機務段配屬的HXD3型機車266臺中，中車大同電力機車有限公司生產機車41臺、中車北京二七機車有限公司生產55臺，中車大連機車車輛有限公司生產170臺，3個廠家生產的HXD3型機車均裝設停放制動模塊（B40），其規格相同，氣路板、各對應零部件規格、型號、生產廠家、操作方式完全相同。B40模塊如圖1所示，氣路構成如圖2所示。

圖1 HXD3機車B40模塊實物圖

2.1 HXD3型機車停放制動裝置的作用原理

停放制動模塊有制動和緩解兩種作用狀態，它接受司機室停放制動扳扭的控制，該控制扳扭為自復式扳扭，有制動位、0位、緩解位3個位置，操作人員將其置于制動位時，制動電磁閥得電，松開扳扭后自動回復0位，模塊保持制動位的工作狀態；操作人員將其置于緩解位時，緩解電磁閥得電，松開手柄后自動回復0位，模塊保持緩解位的工作狀態，該模塊的電磁閥是脈沖得電的。

B40模塊上的脈動閥由緩解電磁閥、制動電磁閥和二位五通柱塞閥組成，其二位五通柱塞閥由閥體、閥套、柱塞組成，通路間的密封由裝在柱塞及閥套上的橡膠密封圈來實施，當緩解電磁閥得電時，控制風源進入脈動閥柱塞左側，推動柱塞右移，完成向停放制動缸充風通路的轉換；當制動電磁閥得電時，控制風源進入脈動閥柱塞右側，推動柱塞左移，完成切斷停放制動缸充風同時溝通停放制動缸排放的通路轉換。

圖2 HXD3機車B40模塊氣路圖

2.1.1 緩解作用

當操作人員將停放制動扳扭置于緩解位時，B40模塊的脈動閥上的緩解電磁閥得電，脈動閥溝通如下通路：

當停放制動缸的壓力上升到一定值時，停放制動開始緩解，松開扳扭后，脈動閥的緩解電磁閥失電，停放制動缸的充風通路理論上應一直保持充風的狀態，即使停放制動缸及其管系有小的漏風，只要泄漏量不大于縮口風堵的充風量，且總風缸壓力在正常運用范圍，停放制動應一直保持在緩解狀態；同時向壓力開關KP59充風，當壓力上升到一定值時，壓力開關動作，司機室顯示停放制動的紅色指示燈熄滅。

2.1.2 制動作用

當操作人員將停放制動扳扭置于制動位時，制動電磁閥得電，脈動閥柱塞在風壓作用下右移，切斷單向閥到雙向止回閥的通路，同時溝通停放制動缸到大氣的排風通路，停放制動缸排風，當壓力降到一定值時，停放制動施加，松開扳扭后，脈動閥的制動電磁閥失電，停放制動缸的排風通路理論上應一直保持排風狀態，停放制動應一直保持在制動狀態。同時壓力開關KP59風壓降低，當壓力降到一定值時，壓力開關動作，司機室顯示停放制動的紅色指示燈亮。

從HXD3機車停放制動裝置的作用原理不難看出，停放制動自動施加的原因是停放制動缸的供風中斷，當停放制動缸的壓力低于一定值時，停放制動自動施加。

2.2 原因分析

從停放制動的作用原理可以判定，HXD3型機車停放制動自動施加的原因是停放制動缸的供風中斷，原因分析如下：

2.2.1 結構原因

停放制動控制開關為3位置自復開關，開關置于緩解位或制動位松手后，開關自動恢復到零位，電磁閥失電，由于進風流量受到縮口風堵的限制，通流容量較小，電磁閥瞬時得電，其風壓升高值能否將脈動閥柱塞推到相應位置，電磁閥失電后，脈動閥柱塞不受任何推力的束縛，僅靠柱塞O形圈與柱塞套間摩擦力使其保持原來的位置，隨著機車運用時間的延長和停放制動操作次數的增多，柱塞上的O形圈彈性衰減，O形圈與柱塞套間的摩擦力減小，在機車運用中，受機車振動、擺動等因素的影響，脈動閥柱塞存在位置串動的可能，同時，存在因電磁閥內部閥桿不穩定、或內部密封不嚴、閥桿位置由緩解位移動到制動位隱患。

脈動閥為柱塞O形圈結構，進風、出風及排風通路之間靠閥套密封圈密封，由于受風源內部油污、柱塞頻繁動作、密封圈變形等因素的影響，造成閥桿摩擦力下降，當機車出現較大沖動時，極易造成柱塞在套體內竄動，進而改變供風通路，停放風管排風，停放制動自動施加。

2.2.2 風路原因

停放制動模塊由脈動閥、止回閥、縮口風堵等部件組成，縮口風堵異物堵塞或某部件卡滯，均會造成彈停風路系統供風中斷，此時若故障處所下部風路漏風，必將導致停放制動自動作用。

2.2.3 電路原因

從停放制動的作用原理分析，制動電磁閥得電將導致停放制動缸排風，停放制動施加，在機車運用中，電磁閥是否受到電磁干擾得電或電路布線不規范導致串電，現場無法判斷。分析認為HXD3型8000系列機車故障率高，回機務段后試驗正常，不能排除廠方因制作工藝不當引起的電路方面原因。

3 制定對策

2012年4～6月鄭州鐵路局機務處主持召開了洛陽機務段彈停問題專題會議，研討HXD3型8000系列機車運行中停放制動自動施加故障，先后制定了電磁閥改密封件方案、加大供風通路流量改造方案、B40模塊緩解電磁閥常得電改造等技改方案，前2套方案加改后無效果，對41臺HXD3型8000系列機車按第3套方案進行全部改造，故障有明顯減少，但沒有徹底解決，從表1可以看出，2013～2014年機車改造后，HXD3機車不明原因自動施加停放制動故障大幅度下降，但并未杜絕。因此，對HXD3機車不明原因上彈停問題開展攻關，在不改變HXD3機車原設計的基礎上，制定了防止HXD3型電力機車運行中停放制動自動施加的技改方案。

4 制定技改方案

通過對HXD3機車不明原因施加彈停故障的調查、分析，經過反復研究和論證，按照不改變HXD3機車原設計的原則制定技術改造方案：機車有速度時增加控制氣路充氣進入停放制動缸，緩解停放制動，利用雙向閥隔離原B40模塊可能因雙脈動閥等故障引發的機車故障。

4.1 制作新的停放制動加改模塊

該裝置由控制模塊8、總風塞門1、截斷塞門4、旁通塞門7、單向閥2、二位三通電空閥3、調壓閥5、雙向止回閥6及相關配管組成，（實物如圖3所示，管路原理如圖4所示）安裝在制動柜的左上方。

4.2 風路加改方案

將原停放制動模塊彈停塞門至停放制動缸的管路

在通往KP59前管路拆開，將本裝置接入拆開的管路中（圖5）。改造管路統一采用Dg10規格的風管，截斷塞門采用Dg10規格塞門，電空閥采用性能可靠的TFK1B型兩位三通電空閥，調壓閥采用QTY15調壓閥，單向閥、雙向止回閥均采用目前停放制動模塊用的配件即可。

圖3 HXD3機車停放制動加改模塊實物圖

圖4 HXD3機車停放制動加改模塊管路圖

圖5 加改停放制動控制模塊接入管路圖

4.3 電路加改

制作電源控制模塊，輸入DC 110 V、機車速度信號兩個條件，輸出DC 110 V控制電源，控制加改模塊電空閥動作。

4.4 裝置原理

（1）當機車有速度（v≥5 km／h）時，向電源控制模塊同時輸入DC 110 V、機車速度信號兩個條件，模塊輸出DC 110 V控制電源，電空閥3得電動作，溝通如下氣路：

調壓閥的整定值定為600 k Pa，即總風調整為600 k Pa向停放制動缸供風，停放制動緩解，同時風壓進入KP59，壓力開關動作向微機輸入緩解信號，允許機車正常牽引。

因本裝置供風通路的壓力調整為600 kPa，通向雙向止回閥的左側，將雙向止回閥柱塞半徑設為R，則止回閥左側的壓力F1為：F1＝P1×R2π＝600×R2π。

原B40模塊供風通路的壓力調整為550 k Pa，通向雙向止回閥的右側，右側的壓力F2為：F2＝P2×R2π＝550×R2π。

雙向止回閥柱塞受力F的值為：

因F1＞F2，故雙向止回閥柱塞在力F的作用下可靠的處于右側，確保本加改裝置的供風通路暢通。

（2）當機車停放制動模塊B40故障時，雙向止回閥右側（即B40.06）沒有風壓，加改模塊向停放制動缸可靠供風，可確保機車安全牽引運行。

（3）當機車停車（無速度）時，電源控制模塊輸入DC 110 V、無機車速度信號，加改模塊不能輸出DC 110 V控制電源，電空閥3失電，下閥口關閉，切斷加改模塊的控制風源，上閥口打開，溝通雙向止回閥右側到大氣的排風通路，當雙向止回閥右側的風壓低于550 k Pa時（最終排到0），雙向止回閥柱塞在B40.06過來的風壓作用下移向右側，溝通B40模塊向停放制動缸的供風通路，停放制動缸的制動、緩解仍由B40模塊控制。

（4）當機車停放制動模塊B40和加裝模塊同時故障（幾率很小）時，機車輸出牽引封鎖信號，此時司機只須將加改模塊的截斷塞門4關閉，旁通塞門7打開，溝通如下供風通路：

該供風通路能確保總風向停放制動缸可靠供風，使停放制動緩解，同時風壓進入KP59，壓力開關動作向微機輸入緩解信號，可保證機車安全運行。

機車回機務段停車后，司機必須將加改模塊的塞門恢復至正常運用位（即關閉旁通塞門7，開放截斷塞門4），操作原停放制動扳扭或手按B40模塊制動柱塞實施機車停放制動，確保機車停放安全。

5 技改方案的實施及效果

自2014年6月～2015年3月技改小組先后完成了方案的制定、施工圖紙的繪制、零部件的制作、選購、模塊的制作、靜態調試、動態試驗，2015年先后選擇了運用途中發生故障的HXD3 8047、HXD3 8031機車進行改造，同時對原故障機車的停放制動模塊沒有做任何檢修和更換部件，改造后試運添乘2趟，機車運用正常，之后機車運用良好，原來停放制動故障頻發的HXD3 8047、HXD3 8031機車，加改后杜絕了該故障的發生。

6 結束語

（1）制定機車停放制動加改裝置的檢修范圍和檢修工藝，將其并入HXD3機車檢修范圍和工藝，結合各級修程，認真檢查維護，確保加改裝置安裝緊固、作用良好。

（2）建議對故障率較高的HXD3型8000系列機車進行全部加裝改造，確保機車安全運用。

［1］ 張曙光.HXD3型電力機車［M］.北京：中國鐵道出版社，2009.

［2］ 張寶林，孫 景.HXD3大功率機車司機操作技術培訓手冊［M］.成都：西南交通大學出版社，2011.

［3］ HXD3型電力機車制動系統總述［Z］.中國北車集團大連機車車輛有限公司，2009.

［4］ HXD3型機車管路原理圖［Z］.中國北車集團大連機車車輛有限公司，2006.

［5］ HXD3型機車管路原理圖［Z］.大同電力機車有限責任公司，2009.

Transformation Scheme and Suggestion of Preventing Parking Brake Malfunction for HXD3 Electric Locomotive

ZH AO Xiaohan
（Technique Center of Luoyang Locomotive Depot，Luoyang 471002 Henan，China）

This paper statistically analyzes the parking brake malfunction of HXD3 locomotive in use，discusses the fault reason and formulates the transformation scheme，which can eliminate the impact on transportation because of parking brake malfunction.

HXD3 locomotive；parking brake；application；analysis；technical innovation

U264.8

A

10.3969／j.issn.1008－7842.2016.06.18

1008－7842（2016）06－0072－04

*鄭州鐵路局科學研究開發計劃合同（2014J23）

2—）男，助理工程師（

2016－06－16）