HXD1C型電力機車空壓機啟動原理及故障分析方法

程 檳

（中國鐵路南寧局集團公司 南寧機務段，工程師，廣西 南寧 530001）

南寧局集團公司南寧機務段配屬的HXD1C 型電力機車為南昆鐵路主型貨物牽引機車，該型機車上配置有兩臺螺桿式空壓機，為機車和車輛制動系統提供穩定的壓縮空氣?？諌簷C在使用過程中由于部件性能不良、網絡通信不暢或乘務員操作不當等原因常常導致空壓機啟動失敗，無法正常供風，嚴重影響列車正常運行。從故障機車回機務段檢修來看，空壓機啟動故障多數為動態故障，無法通過常規手段判斷故障原因。本文通過對HXD1C 機車空壓機啟動原理進行分析，理清控制邏輯條件，并利用prj7200 數據處理軟件對機車控制系統事件記錄進行解讀，為查找空壓機啟動故障提供方法。

1 空壓機啟動原理

1.1 自動模式乘務員扳動機車操作臺空壓機合開關，當總風壓力低于750 kpa且空壓機處于可用狀態時，制動系統P50空壓機啟停模塊發出啟動請求，滿足條件后機車微機網絡系統中MIO 輸入/輸出終端模塊輸出空壓機閉合命令，此時遠端空壓機三相接觸器閉合，空壓機啟動完成。當總風壓力低于680 kpa 時，兩臺空壓機同時啟動，總風壓力達到900 kpa時停止。

1.2 強泵模式乘務員扳動機車操作臺空壓機強泵開關，當空壓機處于可用狀態時，機車微機網絡系統中MIO 輸入/輸出終端模塊立刻輸出空壓機閉合命令，此時兩臺空壓機應同時啟動。

1.3 啟動條件為了滿足車列常用或大風量供風需求及確保空壓機在良好的狀態下啟動，空壓機順利啟動需要滿足以下六個條件：一是有空壓機啟動請求指令；二是空壓機跳閘開關處于閉合狀態；三是空壓機處于可用狀態；四是P50 啟停模塊發出總風壓力低請求信號；五是MI0 輸入/輸出終端發出空壓機閉合命令；六是空壓機三相接觸器閉合。

1.4 啟動控制電路機車控制系統能采集空壓機啟動條件信號并按照一定的邏輯關系輸出控制指令，具體控制原理分析如下：

1）空壓機啟動請求指令。空壓機啟動請求指令由乘務員將司機室空壓機扳鍵開關置于不同位置決定。當乘務員將I 端司機室空壓機扳鍵開關置0 斷開位時，機車控制系統中CIO 輸入/輸出終端內的DIM12 數字量輸入模塊采集到信號為E12_15=1 和E12_16=0（0,1 為二進制信號，其中1 表示高電平，0表示低電平），表示其在斷開位；當乘務員將空壓機扳鍵開關置合位時，DIM12 數字量輸入模塊采集信號為E12_15=0 和E12_16=0，表示其在合位；當乘務員將空壓機扳鍵開關置強泵位時，DIM12 數字量輸入模塊采集信號為E12_15=0 和E12_16=1，表示其在強泵位?？諌簷C啟動請求電路及位置邏輯關系如圖1所示。

圖1 空壓機啟動請求電路及位置邏輯關系圖

2）空壓機跳閘開關處于閉合狀態。機車正常運用時，低壓柜中兩個空壓機跳閘開關=34-Q23 空壓機1、=34-Q24 空壓機2 應處于打開位，為空壓機啟動提供AC440 電源，閉合后其常開輔助聯鎖13-14接通，并將電信號反饋給MIO 輸入/輸出終端DXM33 模塊，表示其處于閉合狀態。空壓機跳閘開關動作信號反饋電路如圖2所示。

圖2 空壓機跳閘開關動作信號反饋

3）空壓機處于可用狀態。為了保證空壓機電機在低負載下啟動和在空壓機潤滑油充足、冷卻良好下運行，在空壓機上設置了能檢測油氣筒內部壓力的壓力開關PS 和能檢測潤滑油油溫的溫度開關TS。兩個開關信號串聯接入MIO 輸入/輸出終端，受微機網絡監控，一旦空壓機性能不良引發溫度開關或壓力開關動作，空壓機將無法啟動。空壓機可用狀態信號反饋電路如圖3所示。

圖3 空壓機可用狀態信號反饋

4）P50 啟停模塊發出總風壓力低請求信號。當總風壓力低于750 kpa 時，P50 啟停模塊中P50.72 壓力開關動作，1-2點接通，電信號接入MIO輸入/輸出終端，機車發出單臺壓縮機啟動請求，遠端空壓機啟動，在總風壓力達到900 kpa 時停止；當車列用風量大總風壓力低于680 kpa 時，P50 啟停模塊中P50.75壓力開關動作，1-3 點接通，機車發出雙臺壓縮機啟動請求，兩端空壓機同時啟動。P50 啟停模塊控制關系如圖4所示。

圖4 P50啟停模塊控制關系

5）空壓機閉合命令及空壓機三相接觸器閉合當滿足以上4 個條件后，MIO 輸入/輸出終端中DXM33/DXM34 模塊發出空壓機閉合命令，空壓機1/2 接觸器線圈=34-k23/=34-k24 得電，連通三相交流電路，空壓機完成啟動?？諌簷C接觸器閉合及啟動原理如圖5所示。

圖5 空壓機接觸器閉合及啟動原理圖

2 故障處理方法

Prj7200 軟件是用于HXD1C 型電力機車上控制系統記錄數據的下載、數據離線分析的專用軟件，該軟件以PC 機上的SQL 數據庫為基礎，建設prj7200軟件的訪問信息庫，來完成對HXD1C 型電力機車的數據分析[1]。在機車上電后，可以通過ERM 事件記錄模塊或用以太網數據線在副司機操作臺數據轉儲接口下載歷史數據。

2.1 HXD1C 機車數據文件下載方法

1）機車控制電源上電，用數據線將ERM 事件記錄模塊X10接口或II端司機室副臺數據轉儲接口連接筆記本電腦。

2）打開筆記本電腦，將IP 地址設置為169.254.147.XXX，子網掩碼默認為255.255.0.0，網關不填。雙機運行prj7200數據處理軟件，在網絡系統數據下載對話框中設置下載文件存放路徑，填寫主機IP 地址169.254.147.107，端口默認為8001 設置不變，點擊連接網絡，確認網絡連接成功。

3）點擊數據下載菜單，選擇“TCN 嚴重故障數據”或“TCN事件記錄”，在機車車號對話框中點擊確認。將文件下載到文件夾中，點擊保存，等待數據完成下載。需要注意的是，TCN 事件記錄文件按照時間發生的順序分成了若干個單獨的事件記錄，在下載“TCN 事件記錄”時，可以選擇某一個時間段的事件記錄數據進行下載，方便數據分析。

2.2 HXD1C 機車數據分析方法因TCN 事件記錄文件能詳細的記錄一臺機車某一時間段機車實時狀態和乘務員操作等情況，所以一般情況下只分析TCN事件記錄文件。

1）運行prj7200 數據處理軟件，點擊“網絡系統事件記錄分析”，在彈出的對話框中選擇需要分析的文件，并點擊確認機車車號對話框，等待程序載入機車數據文件進行解析。

2）解析完成后，在事件記錄數據列表中選擇需要分析的“數字量”或“模擬量”，點擊確認，等待軟件讀入文件數據。

3）數據載入完成后，頁面會顯示相應的數字量信號和模擬量信號，可直接分析列表中的數據，也能將數據轉換成比較直觀的波形圖進行分析。

2.3 空壓機啟動數據分析和處理按照HXD1C 機車空壓機啟動原理和數據分析方法，下面以HXD1C 0356 機車I端司機室操作為例對空壓機啟動數據進行分析，并找出相應故障處所。

下載機車TCN事件記錄數據，打開prj7200數據處理軟件，并勾選需要分析的12 項“數字量”和1 項“模擬量”。12 項數字量包括：I 端主壓縮機開關位1、I 端主壓縮機開關位2、壓縮機1 TPCB 閉合、壓縮機2 TPCB 閉合、主壓縮機1 可用、主壓縮機2 可用、主壓縮機1接觸器閉合反饋、主壓縮機2接觸器閉合反饋、單臺壓縮機啟動請求、雙臺壓縮機啟動請求、主壓縮機1啟動命令、主壓縮機2啟動命令。模擬量為：總風缸壓力kpa。

經過對數據進行解析后，得到HXD1C 0356 機車空壓機啟動數據波形圖，如圖6所示。

圖6 HXD1C 0356機車空壓機啟動數據波形圖

結合數據波形圖對空壓機啟動進行分析。

1）是否有空壓機啟動請求指令。如圖6 所示，22：18：08時I端主壓縮機開關1電信號為低電平，I端主壓縮機開關2電信號為低電平，按照圖1空壓機啟動請求電路及位置邏輯關系圖，說明此時空壓機扳鍵開關處于合位。若此時上述兩個壓縮機開關信號分別為低電平和高電平，則說明其在強泵位。若此時兩個壓縮機開關信號分別為高電平和低電平，在確認乘務員將空壓機扳鍵開關置于非0 位情況下，則需要重點檢查扳鍵開關控制聯鎖、凸輪或者DIM12模塊輸入通道是否存在異常。

2）空壓機跳閘開關是否處于閉合狀態。如圖6所示，壓縮機1 TPCB 和壓縮機2 TPCB 閉合信號均為高電平，說明此時空壓機跳閘開關處于閉合狀態；若其為低電平，則需要重點檢查低壓柜空壓機跳閘開關=34-Q23和=34-Q24是否處于斷開位置。

3）空壓機是否處于可用狀態。如圖6 所示，主壓縮機1和主壓縮機2可用信號均為高電平，說明此時兩臺空壓機狀態良好，可以正常啟動。若主壓縮機1或主壓縮機2可用信號為低電平，則說明空壓機處于故障狀態，此時可以利用萬用表蜂鳴檔位檢查空壓機接線盒中溫度開關和壓力開關兩個或者其中之一是否處于斷開位，并檢查接線是否存在虛接，若檢查良好，則進一步檢查DIM 37模塊輸入通道。

4）P50 啟停模塊是否發出總風壓力低請求信號。如圖6 所示，當總風壓力低于758 kpa 時，單臺壓縮機啟動請求電信號為高電平，說明P50 模塊P50.72 壓力開關在總風壓力低于758 kpa 時正常動作，發出了總風壓力低請求信號。若總風壓力低于750±15 kpa 時單臺壓縮機啟動請求信號為低電平，則說明P50.72 壓力開關未動作，可能是其整定值發生偏移，需要在制動柜對其進行調整。

5）MI0 輸入/輸出終端是否發出空壓機閉合命令。如圖6所示，在確認空壓機有啟動請求指令、空壓機跳閘開關處于閉合狀態、空壓機處于可用狀態及P50 啟停模塊發出總風壓力低請求信號后，遠端主壓縮機2 啟動命令應為高電平，表示條件滿足可啟動；若為低電平，則檢查DXM 34模塊及接線。

6）空壓機三相接觸器是否閉合。如圖6 所示，主壓縮機2 接觸器閉合反饋信號為高電平，則說明空壓機2成功啟動，若不成功，則在低壓柜檢查主壓縮機2接觸器是否動作，若有電不動作則本身故障；若主壓縮機2 接觸器動作，則檢查空壓機電機接線盒內接線和空壓機電機狀態。

3 結束語

本文闡述的空壓機啟動原理和故障分析方法可以為HXD1C 機車故障查找提供一定的參考。在掌握了機車控制原理的前提下，檢修人員應當熟練運用prj7200數據處理軟件來分析機車實時運行數據，以便快速定位故障處所，提高故障處理效率。