西安地鐵3號(hào)線司機(jī)控制器故障分析與處理措施

朱淑媛 郭希鋒 胡亞峰 楊小志 曹福龍

摘 要：針對(duì)西安地鐵3號(hào)線司機(jī)控制器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的互鎖卡滯、手柄操作力較小、牽引制動(dòng)手柄桿斷裂、模式選擇手柄指示針晃動(dòng)、制動(dòng)未完全解除模式可選擇等故障，進(jìn)行故障原因分析，得出解決處理辦法，找出質(zhì)量控制點(diǎn)，并制定有效的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：地鐵;司機(jī)控制器;故障分析;預(yù)防措施

0 前言

隨著時(shí)代的進(jìn)步，機(jī)車經(jīng)歷了從蒸汽機(jī)車到內(nèi)燃機(jī)車，再?gòu)膬?nèi)燃機(jī)車到電力機(jī)車、動(dòng)車、地鐵列車等的不斷發(fā)展[1]，但是，司機(jī)控制器從來(lái)不曾改變它對(duì)機(jī)車行駛主導(dǎo)的地位，從最早的手輪式到目前應(yīng)用普遍的平推式，它都是司機(jī)用來(lái)操縱機(jī)車運(yùn)行的主令控制器，是利用控制電路的低壓電器間接控制主電路的電氣設(shè)備[2]，從而達(dá)到控制機(jī)車運(yùn)用工況及行車速度的目的，其外形和功能特點(diǎn)決定了司機(jī)室整體安裝、操作舒適性及特殊功能性。

截至目前，在國(guó)內(nèi)外城市軌道交通車輛中配備的司機(jī)控制器種類較多，其外觀、操作模式及功能存在較大差異，其運(yùn)行狀況的好壞決定著機(jī)車運(yùn)行的平穩(wěn)性以及各種模式的實(shí)現(xiàn)，司機(jī)控制器微小的故障都會(huì)給機(jī)車運(yùn)行帶來(lái)直接的安全隱患，例如手柄卡滯、互鎖失效、開關(guān)動(dòng)作異常、電位器輸出異常等等，所以，保證司機(jī)控制器的設(shè)計(jì)、裝配、檢修質(zhì)量，提高司機(jī)控制器動(dòng)作的穩(wěn)定性對(duì)機(jī)車平穩(wěn)、安全的運(yùn)行至關(guān)重要。

1 故障分析

西安地鐵三號(hào)線使用的為SP125型司機(jī)控制器（以下簡(jiǎn)稱為司控器），該司控器主要由主控鑰匙、模式選擇開關(guān)、牽引制動(dòng)手柄等3部分操作單元組成，彼此之間存在機(jī)械聯(lián)鎖關(guān)系，鑰匙開關(guān)鎖定模式選擇手柄，模式選擇手柄斷開位鎖定牽引制動(dòng)手柄，牽引制動(dòng)手柄非惰行位鎖定模式選擇手柄，該類型司控器自投入使用起，發(fā)生的故障主要集中于機(jī)械故障。

1.1 機(jī)械故障原因分析

1.1.1 互鎖卡滯

司控器在設(shè)計(jì)初期，考慮到司機(jī)可能操作失誤，為了確保機(jī)車安全運(yùn)行，在鑰匙開關(guān)、模式選擇手柄、牽引制動(dòng)手柄之間設(shè)置了機(jī)械聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)，但機(jī)車在運(yùn)行過程中避免不了顛簸，加上城軌車輛站點(diǎn)較多，停車比較頻繁，司機(jī)每次停車需要把牽引制動(dòng)手柄拉到快速制動(dòng)位，快速制動(dòng)位操作力較大，所以司機(jī)在操縱手柄的同時(shí)也會(huì)對(duì)機(jī)械件造成振動(dòng)，久而久之，司控器零部件結(jié)構(gòu)定位就會(huì)出現(xiàn)微小偏差，而由于互鎖配合間隙設(shè)計(jì)較小，多重偏差疊加就有可能造成互鎖卡滯甚至失效現(xiàn)象。

1.1.2 手柄操作力變小

司控器牽引制動(dòng)手柄是由牙板實(shí)現(xiàn)牽引、制動(dòng)、快速制動(dòng)等檔位的定位，由于城軌車輛站點(diǎn)較多，司機(jī)需要頻繁操作司控器，尤其是牽引制動(dòng)手柄，長(zhǎng)時(shí)間頻繁操作牽引制動(dòng)手柄會(huì)加快定位牙板的磨損，從而造成手柄操作力變小。

1.1.3 微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作異常

機(jī)車在運(yùn)行過程中TCMS屏可能會(huì)出現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)跟手柄檔位不同步的現(xiàn)象，即手柄檔位到位，但牽引或制動(dòng)數(shù)據(jù)顯示異常的情況，或手柄動(dòng)作滯后于電氣動(dòng)作，此類情況主要出現(xiàn)在惰行位以及快速制動(dòng)位（EB位）。由于手柄檔位較多，設(shè)計(jì)初期，為了滿足功能的實(shí)現(xiàn)，相對(duì)于其他類型司控器每檔位之間角度值變化偏小，尤其是惰行位與相鄰檔位角度變化更小，配鉆難度較大，可能會(huì)出現(xiàn)偏差，再加上頻繁操作牽引制動(dòng)手柄，彈簧對(duì)牙板的壓力會(huì)減小，也會(huì)造成影響，下圖為理論設(shè)計(jì)位置：

下圖為定位偏差造成的情況：

1.1.4 牽引制動(dòng)手柄桿斷裂

西安地鐵3號(hào)線一期項(xiàng)目司控器牽引制動(dòng)手柄桿與手柄座采用焊接方式固定，焊接過程控制不到位、運(yùn)輸過程包裝保護(hù)不到位都會(huì)為牽引制動(dòng)手柄桿斷裂埋下安全隱患;還有地鐵停車次數(shù)較多，再加上西安地鐵3號(hào)線每次停車都會(huì)將牽引制動(dòng)手柄拉到快速制動(dòng)位，由于該檔位操作力較大以及司機(jī)操作習(xí)慣的原因，每次都會(huì)對(duì)手柄桿造成沖擊，這些原因和操作習(xí)慣會(huì)間接或直接的造成手柄桿斷裂。

1.1.5 牽引制動(dòng)手柄定位軸承開裂

城軌車輛由于站點(diǎn)較多，司控器牽引制動(dòng)手柄操作次數(shù)頻繁，西安地鐵3號(hào)線一期項(xiàng)目司控器軸承為滾針軸承，負(fù)載較小，頻繁操作會(huì)加速軸承的開裂。

1.1.6 模式選擇手柄指針有晃動(dòng)

西安地鐵3號(hào)線一期項(xiàng)目司控器模式選擇手柄檔位指示針安裝壓塊為沉頭螺釘緊固，無(wú)防松措施，模式選擇手柄長(zhǎng)時(shí)間正反轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)造成螺釘松動(dòng)，從而導(dǎo)致指示針出現(xiàn)晃動(dòng)現(xiàn)象。

1.2 電氣故障原因分析

1.2.1 電位器輸出異常

機(jī)車在調(diào)試及運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)電位器輸出值異常的情況，這種情況一般是由于電路元器件虛焊或者電位器阻值發(fā)生變化所導(dǎo)致的。

2 預(yù)防或改進(jìn)措施

2.1 加大配合間隙

設(shè)計(jì)司控器互鎖結(jié)構(gòu)時(shí)，在不影響司控器功能的前提下，加大互鎖輪配合間隙，可以避免微小偏差帶來(lái)的卡滯以及互鎖失效現(xiàn)象，在司控器安裝板下方粘貼厚度合適的海綿，減小車體顛簸對(duì)司控器造成的振動(dòng)，在運(yùn)行過程中合理的操作司控器，減少司控器自身的振動(dòng)，從而保證互鎖功能的正常使用。

2.2 改善潤(rùn)滑

對(duì)于手柄操作力變小，沒有根本的解決辦法，只能靠加強(qiáng)保養(yǎng)減緩牙板的磨損，經(jīng)常用汽油對(duì)齒輪、牙板、棘輪、彈簧、凸輪進(jìn)行清洗，使清潔效果達(dá)到二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，清潔完成干燥后，在所有摩擦接觸面上均勻涂上合適的潤(rùn)滑脂，同時(shí)加強(qiáng)車輛段對(duì)司控器的保養(yǎng)，在檢修中對(duì)潤(rùn)滑不良的部位及時(shí)處理，特別注意，添加潤(rùn)滑脂時(shí)，要使用同一牌號(hào)的潤(rùn)滑脂，禁止混涂潤(rùn)滑脂。

2.3 加強(qiáng)配鉆質(zhì)量、挫削凸輪、適當(dāng)增大彈簧彈力

在司控器組裝階段，安排專人對(duì)司控器進(jìn)行配鉆，對(duì)于功能上能實(shí)現(xiàn)，但配鉆偏差過大的凸輪組件，會(huì)造成安全隱患，某些微動(dòng)開關(guān)的滾輪本該在凸輪凹槽部分的卻到了凸起的部分或斜面上，可視情況將凸輪突出部分挫削掉一些，但當(dāng)微動(dòng)開關(guān)滾輪本該在凸輪凸出部分的卻到了凸輪凹槽部分，這種情況需要重新配鉆，確保司控器安全、可靠;除此之外，為防止檔位變化值較小，司機(jī)操作司控器檔位感不清晰，造成檔位錯(cuò)覺，可加大牽引制動(dòng)扭簧彈力，以此來(lái)增大扭簧對(duì)定位牙板的壓力，使操作更靈活、檔位更清晰。

2.4 焊接改為配鉆

西安地鐵3號(hào)線增購(gòu)司控器在吸取一期項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)后，增購(gòu)車司控器通過加大手柄座、將牽引制動(dòng)手柄桿與手柄座的連接方式由焊接變?yōu)榕溷@，自增購(gòu)車調(diào)試到部分車輛投入上線運(yùn)行，至今未發(fā)生過牽引制動(dòng)手柄桿斷裂的現(xiàn)象。

2.5 更換軸承

結(jié)合西安地鐵3號(hào)線的實(shí)際使用情況，將增購(gòu)司控器所有的滾動(dòng)軸承更換為實(shí)心軸承，提高其負(fù)載能力，保證機(jī)車運(yùn)行的可靠性。

2.6 更換緊固方式

由于西安地鐵3號(hào)線模式手柄需要頻繁正反轉(zhuǎn)動(dòng)，再加上車體振動(dòng)，指示針緊固螺釘容易出現(xiàn)松動(dòng)，增購(gòu)司控器將緊固方式由沉頭螺釘更換為內(nèi)六角圓柱頭螺釘，并增加防松墊圈，在安裝時(shí)涂抹適量的螺紋緊固膠樂泰243進(jìn)行緊固，有效的避免了指示針容易松動(dòng)的情況。

2.7 提高焊接質(zhì)量、更換電位器

提高焊接質(zhì)量、加強(qiáng)檢驗(yàn)，當(dāng)電路元器件出現(xiàn)虛焊或開焊時(shí)，可采用針式電烙鐵進(jìn)行焊接，當(dāng)電位器本身出現(xiàn)故障時(shí)，由于車輛段設(shè)備條件限制，無(wú)法進(jìn)行進(jìn)一步的維修，只能采取更換司控器的辦法，故障件需返廠檢測(cè)、維修。

3 結(jié)束語(yǔ)

吸取西安地鐵3號(hào)線一期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，以及結(jié)合城軌車輛司控器的使用頻率，經(jīng)過采取上述一系列的措施，增購(gòu)車的故障率得到顯著下降，尤其是模式選擇手柄指示針晃動(dòng)、牽引制動(dòng)手柄桿斷裂、滾動(dòng)軸承開裂等問題得到徹底解決，改善效果明顯，為司控器的設(shè)計(jì)、運(yùn)用以及檢修積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭勇濤，田軍.中國(guó)機(jī)車司機(jī)控制器的發(fā)展[J].城市軌道交通研究，2010，13（4）：94-96.

[2]唐堯福，潘險(xiǎn)峰，周運(yùn)紅.司機(jī)控制器的故障分析與處理[J].電力機(jī)車技術(shù)，2001，24（2）：39-40.

[3]張興寶，唐家龍，李濤.西安地鐵2號(hào)線車輛司控器級(jí)位錯(cuò)亂故障的原因分析及整改方案[J].機(jī)車電傳動(dòng)，2015

（5）：84-87.

[4]楊倉(cāng)滿，林平.HXD1型機(jī)車司機(jī)控制器手柄卡位分析及改進(jìn)[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2010，33（1）：30-31.

[5]張憲.城市軌道交通車輛司機(jī)控制器質(zhì)量控制要求[J].工程技術(shù)（文摘版）：2017（5）：299-300.