HXD1型機車制動系統故障診斷研究

王喜紅

【摘 要】在HXD1型機車的結構中，制動系統是其主要的設備，該系統的穩定性直接決定了機車能否安全運行。論文就是在此背景之下，對HXD1型機車制動系統中存在的故障診斷進行了研究，以期提高機車運行的安全性。

【Abstract】In the structure of HXD1 locomotive， the braking system is the main equipment， and the stability of the system directly determines whether the locomotive can run safely. Under this background， the fault diagnosis of the braking system in HXD1 locomotive is studied in this paper， in order to improve the safety of locomotive operation.

【關鍵詞】HXD1型機車；制動系統；故障診斷

【Keywords】HXD1 locomotives； braking systems； fault diagnosis

【中圖分類號】U264.91 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）09-0161-02

1 引言

隨著我國經濟的發展，國家對交通軌道運輸的要求越來越高，這種情況之下，國家加大了對重載鐵路運輸業的支持力度，HXD1型機車就是在此情況之下應運而生，其具有運輸成本低、效率高等特點，從而被廣泛應用于世界各國。然而在列車的運行過程中，經常會因為緊急制動而引起列車的安全事故，造成嚴重的后果。因此，這就需要有關的科研人員對HXD1型機車的制動系統進行故障診斷，及時發現問題并解決問題，保障列車運行的安全、穩定。

2 HXD1型機車制動系統原理分析

HXD1型機車的制動系統和其牽引系統的概念是一樣的，其都是HXD1型機車控制系統中的一個執行系統，兩者的不同之處在于：制動系統的主要作用就是控制列車減速，而牽引系統的功能正好和其相反。HXD1型機車的制動系統作為一個完整的執行系統，具有自己的工作原理，具體內容如下：通過指令R來對列車進行氣動控制，這個過程中主要是由列車管內的壓力變化情況來確定的，一般情況下，列車管內的壓力增加，表示的是制動；列車管內的壓力減弱，表示的是緩解。列車管內的壓力變化情況通常是由空氣壓力P1通過氣動控制生產來驅動。而HXD1型機車的制動裝置一般采用的是摩擦制動，其具體的工作原理就是將空氣壓力P1轉化成摩擦力K[1]。而這個環節中的摩擦系數隨著列車速度的變化在變化，所以其傳遞函數G2（s）是在不斷變化的。最后摩擦系數K通過輪軌關系變成制動力F。至此，整個HXD1型機車的制動工作原理已完結，其工作原理圖如圖1所示。

根據制動原理，其傳遞函數表示為：

在上述式子中，G1、G2、G3分別是氣動控制環節、控制制動執行環節、輪軌關系環節的傳遞函數。

3 HXD1型機車制動系統故障特性分析

3.1 HXD1型機車的部件較多，故障的結構層次繁雜

HXD1型機車的制動系統是按照樹形結構的形式，對機車各個零部件進行控制的，這種情況下就會導致一旦某一個子系統或者是單個零部件出現故障，整個的制動系統就會處于癱瘓的境地，影響巨大。針對HXD1型機車制動系統的這種故障特性，有關專家和學者建立了層次針對模型，提高了故障診斷的效率。

3.2 監測參數多，診斷方法多

HXD1型機車制動系統中的零部件眾多，各個零部件之間的物理性能不同，因此在對其故障進行診斷的過程中需要監測的參數就很多，導致診斷的方法眾多。因此，在對HXD1型機車制動系統的故障進行診斷的過程中，需要采用多種方法對信號進行收集和分析，進而保證診斷精確性。

3.3 診斷參數具有時變性

HXD1型機車制動系統中的部分參數會隨著列車速度的變化而變化，部門參數也會隨著列車運行時間的變化而變化，這對有關專家提取有效參數信息具有極其不利的影響。針對HXD1型機車制動系統故障的這一特性，就需要有關的專家在進行故障診斷的時候，采取不同時間段使用不同診斷方法，并在一定的范圍內，觀察參數的變化規律，從而更好地把握制動系統的運行狀態，為故障診斷打好基礎[2]。

4 HXD1型機車制動系統故障診斷的難點及整體方案

4.1 故障診斷難點分析

4.1.1 制動系統的傳感器等軟故障診斷問題

在HXD1型機車制動系統的故障診斷過程中，軟故障中的傳感器故障是診斷的一個難點。在很多的機車故障中，我們發現傳感器故障出現的次數最多，最讓工作人員頭疼的是，我們不能夠第一時間知道具體是哪一個部位發生了故障，而且情節嚴重的情況下，還會導致列車出現翻車事故。

4.1.2 制動系統分布式監控診斷系統的動態配置實現問題

HXD1型機車制動系統是一個實時動態的階段性運行過程，其在制動的過程中涉及的參數很多，各部件之間關系繁雜。加上在HXD1型機車運行的過程中，其制動系統是根據操作人員的指令采用不同的工作模式，使得各個模塊之間的關系發生了很大變化，不利于診斷。

4.2 HXD1型機車制動系統的故障監測診斷整體方案

有關人員在對HXD1型機車制動系統的故障進行診斷的過程中，首先需要收集制動系統中的各種參數以及信號，并通過計算機技術對其進行整理分析，建立有效的數字模型來對制動系統進行診斷。

在具體故障診斷過程中，對于具有固定關系的模塊之間的診斷，可以采用專家知識法，通過科學合理地建立知識庫來實現監控的功能。在這個過程中，不需要數字模型的分析，就可以推理出我們想要的結果。而對于HXD1型機車制動軟故障中一些診斷困難的部分，需要有關人員建立精準的數字模型，根據數字分析結果，診斷出故障出現的原因和位置，實現精準故障診斷。不同的故障有不同的診斷方法，下面是對故障診斷方法的總結，見表1。

5 對HXD1型機車制動系統的日常檢查

首先，乘務員在接班時，需開機確認好機車制動系統的狀況，若是在開機自檢的過程中出現了異常，應即刻通知檢修人員予以相應的處理措施；其次，機車到站時，乘務員應在站停超過4分鐘的條件下，下車向有關部分匯報，由檢修人員對其進行查看；最后，當機車在制動的過程中出現任何的異常情況，都要立即向有關人員進行匯報，停車，進行故障診斷。

6 結語

綜上所述，本文首先從HXD1型機車的制動系統特點以及工作原理入手，然后分析了HXD1型機車故障診斷的特性，最后研究了HXD1型機車制動系統故障診斷中的難點，并提出了故障診斷的方案，對于提高HXD1型機車制動系統故障診斷的效率具有十分重要的作用。

【參考文獻】

【1】詹永豐，王德鐸.HXD1型機車制動系統故障整體方案的研究[J].甘肅科技，2013，29（11）：41-44+102.endprint