SS3型電力機車換向故障原因分析及解決方案

劉德昌，梁發曉，王黎黎

（1.南寧鐵路局南寧機務段，助理工程師，廣西　南寧　530001

2.廣西海恒電力科技有限公司，助理工程師，廣西　南寧　530001）

SS3型電力機車換向故障原因分析及解決方案

劉德昌1，梁發曉1，王黎黎2

（1.南寧鐵路局南寧機務段，助理工程師，廣西南寧530001

2.廣西海恒電力科技有限公司，助理工程師，廣西南寧530001）

SS3型電力機車在經歷多年的運用及加裝改造之后，換向故障問題突出，經常發生不換向、手柄位置與方向開關不一致、手柄位置與監控顯示不一致、換向不完全等故障，導致機車無流無壓、信號不上燈、監控無故放風問題，嚴重威脅行車安全。本文針對上述問題，通過對換向信號源、控制回路的深入研究，分析了造成換向故障的原因，據此，提出要優化司機控制器檢修工藝、實施換向信號防竄電加改、切實加強重聯回路的檢修維護等措施與方案，以杜絕類似故障發生，確保鐵路運輸安全。

SS3型電力機車；換向故障；原因分析；解決方案

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.04.018

SS3型電力機車屬于技術較為成熟的車型，在全路有著廣泛的應用，但由于運用年限過長加之經過多次的加裝改造，發生電氣故障的現象較為頻繁，特別是機車換向信號紊亂，經常發生不換向、手柄位置與方向開關不一致、手柄位置與監控顯示不一致、換向不完全等故障，導致機車無流無壓、信號不上燈、監控無故放風等問題，嚴重威脅行車安全，同時給機務部門造成較大的經濟損失。因此，深入分析故障原因，采取杜絕類似故障或事故的措施，很有必要。

1　原因分析

經過對獲悉的有關鐵路局機務段及筆者所在單位發生的SS3型電力機車換向故障的統計分析，并走訪有關機車乘務員、機車檢修人員和工程技術人員，我們認為導致故障的原因主要是司機控制器故障、換向信號線路竄電、重聯線路故障等三方面原因所致，本文就此逐一進行分析。

1.1司機控制器故障司機控制器作為換向信號的源頭，通過換向手柄內部聯鎖觸點的閉合，往外輸出“向前”或“向后”的換向信號，驅動換向開關向前或向后轉動，接通牽引電機電樞及繞組大線，從而實現機車換向［1］。換向手柄內部聯鎖主要由凸輪及觸片組成，聯鎖的控制邏輯如下圖1所示。

圖1　換向手柄內部聯鎖控制邏輯示意圖

由上圖可知，手柄從“0”位至“前”位必須經過“制”位，即第一位凸輪在“制”位至“Ⅲ”位之間始終保持302#或303#、2 041#或2 042#得電，從“制”位到“前”位時，304#或305#得電，“Ⅰ”位至“Ⅲ”位保持得電。可見，從“前”位快速到達“0”位時，2 041#（2 042#）與304#（305#）幾乎同時失電，因此導致位置中繼電路信號紊亂。特別是凸輪磨耗超限、犯卡、積塵、短路或虛接時，極容易發生故障。不能正確換向主要涉及兩個回路，一是司控器換向手柄，二是零位中繼，其邏輯如下圖2所示。

圖2　位置中繼控制邏輯示意圖

如果由于零位中繼的原因導致不能換向，那么不管在I端還是在II端操作都無法換向，若換向手柄在“零”位時，故障顯示屏上并沒有顯示“零位”，測量2 017#對地電位，若屬于正常得電，則可判斷零位中繼內部線圈已燒損，或聯鎖燒結。

1.2換向信號線路竄電換向信號線路除了上述換向手柄聯鎖及位置中繼輸出外，還有：1）LCU換向信號輸出；2）換向信號引用（監控系統、工況提示裝置）等。然而，安裝有LCU的SS3型電力機車在南寧局的占有量只有少數幾臺，從臨修與途中故障分析來看，換向不成功問題也偶有發生，其換向部分邏輯如下圖3所示。

圖3　LCU換向邏輯梯形圖

機車在線上由于LCU故障無法正常換向時，可將LCU倒組，維持運行，待機車回段后進行低壓試驗，先將LCU置1組，I端換向手柄置“前”位時，測量304#與305#線電位，如同時為低電位或高電位，則證明LCU裝置I組的A板有故障，更換A板即可，類似地檢查LCU裝置Ⅱ組［2］。另外，換向信號回路中的工況提示裝置是加裝改造項目，為了判斷其是否存在竄電行為，利用庫內的0556機車做如下試驗：在甩開工況提示裝置之前測量換向信號電位時發現，手柄在“制”位時，305#線有時得電，但電位很低（大約5 V），有時為零，不符合邏輯原理，甩開工況提示裝置后測量一切正常。可確認為工況提示裝置在機車高速運行過程中存在竄電行為，導致“前”位時304#與“后”位時305#同時得電，此時，機車信號主機無法判斷機車方向，因此無法收碼，出現信號不上燈問題。

1.3重聯線路故障我局SS3型電力機車主要運用于南昆線貨運牽引，鑒于百色至威舍段線路長大坡道多，隧道多，牽引噸位在4 000t以上時多使用雙機重聯牽引，運用過程中頻繁發生重聯機車無法換向的問題，乘務員反復搬動重聯開關均無效，只能嘗試更換重聯線，如果不湊效，則分開操作。機車回段后調查分析發現，發生故障的機車，重聯插頭或重聯線通常存在如下問題：1）縮針；2）重聯插座有水痕，部分針套被氧化燒蝕；3）脫針；4）重聯開關犯卡；5）重聯開關內部接線線脫落。這些問題將直接導致重聯機車無法換向、無流無壓，但分開操作一切正常［3］。

2　解決方案

2.1優化司機控制器檢修工藝司機控制器是一個使用非常頻繁的器件，經常出現犯卡、短路、虛接等問題，是導致機車換向故障的重要因素，現有檢修工藝存在多方面的不足，必須進行合理優化，才能確保司控器的檢修質量，優化措施如下：

1）用干凈的脫脂布代替棉絲或棉布，擦除司控器污垢，用毛刷清掃各部灰塵，適當噴涂揮發性絕緣清潔劑。

2）試驗操作手柄狀態，須靈活，無過緊、卡滯或松曠現象。

3）檢查各接線牢固，接線端子良好、線號齊全，引出線無破損、斷線，線束綁扎牢固，導線與機體無磨損，絕緣件良好。

4）檢查主軸和換向凸輪上凸塊完整，無脫落、裂紋，凸塊磨耗必須在規定的范圍內，且無變形。

5）檢查聯鎖觸頭有無過熱、燒損，測量低壓聯鎖通斷正常，接觸電阻與接觸壓力均符合工藝要求；接插件連接可靠，無縮針、斷針。

6）檢查電位器上的聯軸器無松動且接線牢固。

7）通過試驗臺的專項性能檢測。

2.2換向信號防竄電加改由于機車換向開關信號之下附屬設備、聯鎖等非常復雜，難以從錯誤信號的源頭杜絕或防止逆電，但正確的機車換向信號源相對單一，可利用二極管的單向導電性，對電路進行改造，使機車換向信號之下的附屬設備、聯鎖只能獲取信號源的換向信號，正確的換向信號源不受逆向干擾信號的影響，多個信號源之間互不干擾，從而隔離工況提示裝置等設備竄電行為，確保304#線與305#線得電互斥。

換向信號的引用主要涉及監控系統與工況提示裝置，而監控系統對換向信號進行了隔離取樣，存在竄電的可能性較小，因此竄電主要來源于工況提示裝置與相關線路，同時不排斥后來加裝改造中仍需引用換向信號的可能，因此必須在信號源進行線路改造。在I端司機室中央端子排01 JX，將304 A#線從原接線柱上取下，剪掉線鼻子引出兩根304 A#線，其中一根接入二極管（2 DP 5 H）陽極，陰極引出線接回原接線柱。另一根304 A#線接到一空余接線柱A上，將305 E#線進行相同操作。類似地，將305 E#線從原接線柱上取下，剪掉線鼻子引出兩根305 E#線，其中一根接入二極管（2 DP 5 H）接到一空余接線柱B。然后將X 26-10線從從原接線柱上取下，接到A接線柱，X 26-11線接到B接線柱。類似地，II端司機室中央端子排02 JX的305 B#線與304 F#也采取同樣接法。接線如圖4所示。

圖4　換向信號電路加改示意圖

2.3重聯回路的檢修維護通過對110信息的分析以及上車調查發現，重聯線、重聯開關以及重聯插座是造成換向故障的重要原因。要針對SS3型電力機車換向配件使用頻繁、容易磨耗，犯卡、虛接、脫（縮）針等問題，將檢查與測量常態化，重點做好以下工作：

1）重聯線作為重聯機車控制的紐帶，其安全可靠性至為重要，由于機車在運行過程中，重聯線的振動、晃動較為嚴重，因此其連接必須高度可靠，可將舊式的雙線連接改造成四線連接（其中一組為冗余設計），且兩端不得有裂損，崩口或缺口不得大于10 mm；

2）用萬用表電阻檔檢測重聯線束每根線的電阻值，阻值不得不大于0.1 Ω；

3）核對線端對應關系，線間無短路無脫針現象；

4）檢查重聯插座，針孔無氧化燒蝕，無縮針現象，縮針必須重新壓線；

5）清潔重聯開關各聯鎖，測量其接觸電阻，阻值必須符合要求。

3　結束語

SS3型電力機車換向信號源來自司機控制器，并通過重聯線傳輸至重聯機車，換向信號之下的附屬設備較多，且隨著加裝改造不斷復雜化，信號源輸出錯誤、中間回路竄電、重聯連接不可靠等問題，導致機車換向故障頻繁發生。本文利用二極管的單向導電性，在換向控制回路中加裝二極管，使機車換向信號之下的附屬設備、聯鎖只能獲取信號源的換向信號，正確的機車換向信號源不受逆向干擾信號的影響，多個信號源之間互不干擾，從而隔離附屬設備竄電行為，使得304#線與305#線得電互斥。同時，優化司機控制器檢修工藝，提高換向信號源輸出的準確率，并加強重聯回路的檢修維護，確保換向信號的正確傳輸。經過實踐證明，實施以上方案后，南寧局SS3型電力機車換向故障明顯減少，基本杜絕了由于換向故障引起的無流無壓、信號不上燈、監控無故放風等問題。

［1］劉友梅.韶山3型4000系電力機車［M］.中國鐵道出版社，2009∶50-57.

［2］郭樹平.SS3型電力機車加改LCU和電磁接觸器出現的問題［J］.機械工程與自動化，2014，（4）∶197-198.

［3］盧錦華.SS3型電力機車雙機重聯電氣控制技術改進［J］.鐵道運營技術，2015，21（2）∶61-63，66.

U264.91+1

B

1006-8686（2016）04-0049-03