淺析HXn5 型內燃機車CA1電器柜檢修工藝難點及解決方案

中車戚墅堰機車有限公司 付恩莉 張 帥

本文就HXn5型內燃機車CA1電器柜C6修的檢修工藝難點進行了剖析，并提出了相應的解決方案。經過現場跟蹤實施，最終實現了CA1電器柜的C6修檢修能力，保證了整車項目的順利進行。

1.概述

HXn5型大功率交流內燃機車是戚墅堰機車有限公司從美國通用電氣公司通過技術引進而制造的新型干線內燃機車（HXn5型大功率內燃機車,南車戚墅堰機車有限公司,2009），總共已生產600多臺，主要運用在中國東北、西北地區。2008年第一臺HXn5機車試制成功，2009年開始批量生產，截止2017年，前300臺HXn5型機車已進入C6修程。

CA1電器柜是HXn5型內燃機車的電氣關鍵部件，涵蓋了人機控制及智能控制部分。為實現CA1電器柜的首次C6修，滿足C6修規程要求，現就CA1電器柜檢修工藝難點和解決方案進行分析。

2.CA1電器柜簡介

CA1電器柜安裝于機車司機室后部，柜內安裝了機車的CIO輸入輸出控制單元、機車控制面板EC板和BC板、繼電器、二極管、電阻板、CPF電源控制濾波板、電流傳感器等元器件。CIO輸入輸出控制單元相當于DF系列機車的微機柜，是機車的智能控制中心。EC板和BC板集中了機車控制回路上的大部分的斷路器、按鈕和萬能轉換開關，是機車司機運用機車時的重要操作控制部件。圖1為CA1電器柜內部元器件布置圖。

HXn5機車C6修是該型機車的第一次大修，以恢復機車的基本性能參數為目的，按照規程要求需要將電器柜及其內部元器件均進行解體檢修（HXn5型內燃機車檢修技術規程(C6驗證修),中國中車戚墅堰機車有限公司,2017）。

3.檢修工藝難點

3.1 CA1是否下車檢修，檢修模式難以確定

由于HXn5型機車整車結構設計特點，司機室模塊在C6修時不下車檢修。CA1電器柜位于司機室后部，通過柜體鋼結構安裝底座與司機室底部橫梁的牢固焊接，固定在司機室內。在電器柜背面緊挨著安裝了三項設備柜和衛生間，電器柜的頂部則是司機室頂蓋。若要將CA1電器柜拆下，需先將三項設備柜和衛生間割除，拆掉電器柜背部一塊擋板，再將電器柜安裝底座割除，司機室頂蓋割除后才能將電器柜移出司機室。

所以，CA1電器柜進行C6修是否需要下車檢修，需綜合考慮司機室、整車的檢修方式、CA1電器柜的檢修技術要求以及電器柜的檢修工藝來確定，以最合理的方式進行檢修。

3.2 CA1電器柜無檢修、試驗工藝，且柜內元器件與以往DF系列機車元器件檢修工藝均無法通用

CA1電器柜內的元器件均無對應的檢修工藝，且缺少斷路器、CPF控制電源濾波板等部分元器件的檢測參數，而HXn5機車元器件與以往DF系列機車的元器件型號規格均不一致，無法參照老的檢修工藝。CA1電器柜柜體、試驗等也沒有相應的檢修工藝。

3.3 CA1電器柜改造項目多，機車電氣原理圖修訂次數多

CA1電器柜集合了機車控制回路的大部分電氣元器件，在進行機車的電氣改造時大多數的改造也集中在CA1電器柜中。從機車新造到機車C6修，近10年的時間里，為完善機車的各項功能進行了諸多的設計變更。如今機車進入C6修修程，為了工藝的完整性，需將所有改造項目均納入工藝，但由于時間久，設計變更較多，需要花費大量時間進行梳理。而HXn5機車的電氣原理圖仍是新造時候的版本，并沒有根據設計變更通知進行相應的修訂完善，致使C6修改造項目的進行舉步維艱。

3.4 CA1電器柜原有線束過長，線束布置雜亂、綁扎不規范，導致整柜外觀質量差

在HXn5機車新造時，CA1電器柜線束是以GE公司轉讓的放線模板進行制作的，但線束模板上的線束布置與電器柜元器件布置存在差異，特別是端子排和EC控制面板的線束與電器柜元器件布置是相反的，導致CA1柜內線束布置后主線干線束扭曲、布線困難。同時，原有線束過長、綁扎不規范，改造線束隨意走線、綁扎，導致整個電器柜內部線束布置極不美觀、雜亂不堪。

3.5 加裝保留項目改動量大、涉及面廣，現場操作困難

圖1 CA1內部元器件布置圖

經過長時間的運用，為了操作更舒適、方便，機車運用更安全、可靠，機務段也在機車上加裝了一些保留項目，如機車操縱優化系統、空壓機傳感器應急裝置、電喇叭等。有的保留項目涉及線路不多，根據決議保留即可，但有的保留項目改造較大，特別是操縱優化系統改造，加裝的元器件多、改造線路也多，且加裝電纜過長、線路布置隨意、不規范。機務段提供的方案無法指導現場操作，導致操作者在進行該類保留項目的接線時操作困難，且無試驗方案，保證不了接線的正確性。

3.6 CA1電器柜主要線束CC1線束的原有線束放線模板已不適用，如需換線，無可用CC1線束放線模板

HXn5機車C6修檢修規程沒有更換機車小線的要求，但也有機務段提出在C6修時更換機車小線。若要對CA1電器柜進行換線則存在以下難點：

（1）CA1電器柜的主要線束CC1線束放線模板經過后50臺機車（601～650號）和HXN5雙司機室機車CA1電器柜線束制作過程的更改，已不適用于前600臺HXN5機車CA1電器柜的線束制作，模板需進行更新，模板更新將帶來模板設計圖紙的修改、制作，線束測試程序的新編及測試線束的制作等。

（2）CC1線束約900多根線束，制作成1束，整把線束體積大、重量重，在車上進行CA1電器柜的布線非常困難，而新造時該線束是通過天車吊運至平躺在組裝工位上的電器柜再進行線束布置及接線的。

4.解決方案

4.1 分析個中優劣，確定電器柜檢修模式

4.1.1 CA1電器柜下車檢修工藝分析

若CA1電器柜下車檢修，可以利用機車新造時電器柜的組裝工裝，將電器柜置于組裝工裝上放倒進行整柜的組裝、接線，并可采用DITMCO設備進行整柜測試。使用DITMCO設備進行電器柜試驗，可實現接線測試覆蓋率達96%，很好的保證電器柜的接線正確率。但CA1電器柜下車檢修，需進行大量的電焊、抽線及線束防護的工作，且存在燒損電纜、損壞電器柜鋼結構的風險。

另一方面，由于HXN5機車歷經了多年的設計變更，尤其是在后50臺新造機車及雙司機新造機車后，電氣原理發生了非常大的變更，因此CA1電器柜的DITMCO測試程序需要重新進行修訂。現場查看CA1電器柜的測試線束由于長時間不用測試連接器已生銹、部分測試電纜也已破損，需重新制作大部分的測試線束。

4.1.2 CA1電器柜車上檢修工藝分析

若CA1電器柜在車上檢修，能夠避免電焊帶來的電纜燒損、柜體損壞，抽線帶來的電纜破損等問題，能夠很好的保證電器柜柜體和電纜完好。但是，在車上進行檢修，工作區域只能在司機室，作業空間受限、操作不方便，且不能實現DITMCO試驗。CA1電器柜車上與車下檢修的優缺點見表1。

經過多次的方案討論，對比CA1電器柜車上檢修和下車檢修的優劣，結合整車檢修方式、C6修規程技術要求及公司檢修現狀，最終確定CA1電器柜檢修模式為車上檢修，即電器柜鋼結構、柜內線束、端子排車上檢修，內部元器件下車檢修，最后在車上進行組裝、試驗的檢修方式。同時，制定CA1車上試驗方案，即在組裝完成后根據CA1電器柜校線表進行試驗，保證了電器柜接線的正確、可靠性。

表1 CA1電器柜車上與車下檢修優缺點對比表

4.2 根據C6修規程要求和技術條件，制定CA1電器柜及其內部元器件檢修工藝

分析C6修規程，識別出更新的和檢修的元器件。CA1要求更新的元器件為繼電器、閘刀開關、萬能轉換開關、鈕子開關、按鈕開關、傳感器、線圈模塊、二極管及部分斷路器。為保證元器件檢修質量，聯系設計師制定了斷路器、CPF控制電源濾波板的檢修技術條件，并將技術要求明確在檢修工藝中，如斷路器檢修需進行脫扣性能和絕緣性能試驗，CPF控制電源濾波板檢修需進行電容容量測試和絕緣性能測試。

最終，制定了8份CA1電器柜及其內部元器件的檢修工藝文件。其中，在CA1電器柜檢修作業指導書中包含了柜體檢修、線束、端子排、銅排、風道百葉、CMU等部件的檢修工藝，保證了CA1電器柜檢修工藝的完整性。

4.3 梳理CA1電器柜涉及所有改造項目，固化改造工藝方案

梳理HXn5機車新造的改造技術通知和機車兩年檢、C4修、C5修的改造技術通知，將涉及到CA1電器柜的改造項目全部與設計師進行核實，確定適用于C6修機車的改造方案，最終確定的改造項目見表2。制定各改造項目的工藝方案，經現場驗證無誤后，固化到工藝文件中。

同時，督促設計將所有改造項點和現場檢修試驗反饋的設計問題點，一并完善至電氣原理圖，保證了HXn5機車C6修機車實物與電氣原理圖的一致性，為后續C6修機車的批量修奠定了技術基礎。

表2 CA1電器柜改造項目清單

4.4 制定CA1電器柜線路規范方案，現場跟蹤實施，固化工藝方案

根據CA1電器柜元器件布置圖和柜內線束走向，將電器柜柜內線束分為EC/CB板區域線束、電阻/二極管區域線束、蓄電池閘刀區域線束、CIO區域線束、6A主機區域線束、主線桿線束、14個C1連接器線束、繼電器區域線束及端子排區域線束，分別制定每個區域的線束規范工藝方案。現場跟蹤，并指導工藝方案的實施，最終達到線束綁扎牢固、整齊，橫平豎直，外型美觀，與柜體無接磨的工藝要求（TB/T 1508-2016機車電氣屏柜,國家鐵路局,2016）。

4.5 分析保留件加裝方案，制定廠內加裝、試驗工藝方案

研究分析機務段提供的操縱優化系統改造方案，梳理CA1電器柜涉及的加裝元器件、改造線束、增加線束、刪除線束等項點，制定了工藝改造、線路規范方案。現場跟蹤改造方案的執行，指導操作者將改造線束與機車原有線束一并進行線路規范，達到工藝要求。

同時，制定操縱優化系統改造項目試驗方案，操作者接線完成后根據校線表進行試驗，保證改造方案接線的正確性。

4.6 制定CA1電器柜換線工藝方案，重新修訂CC1線束模板設計圖

結合公司現有工藝裝備及線路規范要求，綜合考慮換線存在的難點，制定HXN5型機車CA1電器柜換線工藝方案。重新修訂CC1線束放線模板設計圖，根據修訂的模板設計圖重新制作CC1放線模板。新修訂的CC1線束放線模板設計圖布置與CA1電器柜元器件布置相符，解決了CA1電器柜內主線干線束扭曲、存在過長線束、端子排布線混亂等現象，保證了線束的合理、正確性，從而保證了整柜布線的美觀性。

其中，為解決在車上布置整把CC1線束困難的問題，制定了兩種放線方案，即將CC1線束分成3束或4束線束進行放線。方案中每把線束均單獨綁扎，經過Dynalab測試合格后，按照布線先后順序將幾把線束分別布置在電器柜上。具體采用哪一種放線方案可在實際操作中合理取舍。由此，即使有特殊原因需更換機車小線，CA1電器柜的換線也有了解決辦法。

5.結語

HXn5型機車CA1電器柜檢修工藝難點的解決、檢修工藝方案的制定以及后續現場的跟蹤實施，意味著公司已具備CA1電器柜C6修的檢修能力，保證了HXN5型內燃機車C6修項目的順利進行，也為后續600多臺HXN5型機車C6修奠定了堅實的技術基礎。