JZ-8型機車制動系統故障處理

鄒志超,呂 梟,張維坤，侯化安,夏 軍,任向杰,孫 彬

(1.中國國家鐵路集團有限公司 沈陽安監特派辦，遼寧 沈陽110002；2.中車青島四方車輛研究所有限公司，山東 青島 266031)

制動系統是機車的重要組成部分之一，在保障鐵路運輸安全、提高列車運行速度、增強鐵路線路通過能力等方面起著至關重要的作用。制動系統的故障情況直接影響著機車的可用性，如何快速、高效地處理運用故障成為制動系統運用單位的頭等大事。JZ-8型機車制動系統自2014年開始在HXD3C機車上批量運用，隨著裝車數量的不斷增加和運用經驗的不斷積累，對該系統故障處理方法和典型故障處理的總結HXD3C變得十分重要和迫切。

1 JZ-8型機車制動系統

JZ-8型機車制動系統采用微機控制技術，可實現列車自動制動、機車單獨制動、空氣制動與動力制動聯鎖、斷鉤保護、列車充風流量檢測、無動力回送、制動重聯和列車速度監控配合等功能。系統具備單機自檢、故障診斷、數據記錄與存儲等智能化、信息化功能，具備MVB、CAN、RS485等網絡通信接口，通過網絡通信可實現遠端制動重聯控制，適應現代機車制動機信息化和網絡控制的發展要求。

JZ-8型機車制動系統(圖1)主要由制動顯示屏、制動控制器、指令轉換器、制動柜和緊急排風閥等組成[1]。

圖1 JZ-8型機車制動系統結構組成

其中，制動顯示屏實時顯示制動控制系統的狀態信息，并具有模式設置、單機自檢和事件記錄等功能；制動控制器是制動控制系統的主要操作部件，通過指令轉換器采集其閘位信息后為制動柜提供自動制動和單獨制動等指令；制動柜執行制動控制器、制動顯示屏或機車其他相關系統的指令，從而輸出制動控制系統各壓力；緊急排風閥響應列車管壓力的快速下降，快速打開列車管排風口并大通量排出列車管內壓縮空氣。

2 JZ-8型機車制動系統故障處理流程

JZ-8型機車制動系統不同于JZ-7型機車制動系統，該系統包含電氣控制系統和機械氣路布設，配合各功能模塊閥部件，整個系統功能更加完善，組成更為復雜，因此故障原因分析相對更加困難。

隨著運用需求的不斷提高，如何快速、高效地排查和處理故障顯得尤為重要。本文將從司乘人員應急處理的故障等級劃分、技術人員現場操作的基本原則和故障原因分析的步驟參考3個方面總結故障事件的處理流程，可大大提高故障處理的效率。

2.1 故障等級劃分

JZ-8型機車制動系統結構復雜，部件眾多，可能出現故障的影響程度不同。當故障發生時，司乘人員需在機車可用性和安全性之間求得平衡，不可一視同仁：不必要的機車停用會造成運用成本浪費或者處理不及時會造成運用安全事故。因此，根據影響程度大小，可從應急處理的角度將JZ-8型機車制動系統故障分為3級，以便于司乘人員合理處置。

2.1.1 A級故障

此類故障影響機車正常運行，需立即停車處理，并檢查機車關鍵設備的狀態，諸如制動系統無法緩解或無法制動、制動系統異常緊急等。

2.1.2 B級故障

此類故障可能影響機車的正常運行，需視故障時相關系統狀態和外在運用條件綜合判斷，諸如均衡常用電磁閥故障時系統可自動轉為冗余電磁閥工作，電子分配閥故障時系統可自動轉為機械分配閥工作，指令轉換器通信1故障時系統可自動轉為指令轉換器通信2獲取閘位信息等，當上述備份模塊正常時可正常運用至機車回段后處理，當上述備份模塊同時出現故障時需立即停車處理。

2.1.3 C級故障

此類故障一般不影響機車的正常運行，可觀察運用或回段檢查，諸如TF板卡(數據記錄)故障時不影響制動系統的正常運行，顯示屏通信異常時可借助司機室機械表獲取相關壓力值，不影響機車的正常運行。

當JZ-8型機車制動系統發生故障時，司乘人員應按照每個故障等級定義的要求采取相應的措施，最大限度地保證機車的可用性和安全性。

2.2 處理原則

當JZ-8型機車制動系統出現故障后，相關技術人員在進行故障處理前需經過基本的操作培訓，在進行故障處理時應遵循以下基本原則[2]。

2.2.1 安全性原則

任何技術人員在對JZ-8型機車制動系統進行故障處理時，都需要嚴格確保人員、設備和機車的安全，明確各運用單位的安全操作要求；另外，故障處理需確保制動系統的安全性，保證交車后機車的安全運行。

2.2.2 符合性原則

現場技術人員進行故障處理時需嚴格按照諸如《故障處理指導書》等經過審批的指導性文件的要求開展相關工作，并嚴格遵守各運用單位的現場操作要求，做好記錄，做到每一步都有據可依、有跡可查。

2.2.3 經濟性原則

在對JZ-8型機車制動系統進行故障處理時，在符合安全性和可用性的前提下，應本著“先修后換”的原則進行部件維護，首先考慮零部件的維修、保養，其次考慮整體換新，盡可能降低系統維修成本。

2.3 處理步驟

在對JZ-8型機車制動系統進行故障處理時，為了確保故障得到有效處理，促進系統得到逐步優化，相關處理人員需要做實故障處理過程的每一步，提高處理效率。

2.3.1 現場記錄

技術人員獲悉JZ-8型機車制動系統出現故障時，應在第一時間趕到現場并對現場故障工況進行保護，如實獲取并記錄故障時刻前后制動系統的操作情況和故障現象，以及機車其他系統的相應情況，并下載制動系統運行數據，如有必要，可同步獲取其他系統運行數據。

2.3.2 原因分析

在實際運用過程中，根據故障發生的部件范圍和功能影響，可將JZ-8型機車制動系統故障分為3類，包括：電氣控制故障、閥部件故障和機械管路故障，便于相關人員快速確定故障原因。

2.3.2.1電氣控制故障

JZ-8型機車制動系統的模式轉換、邏輯運算和信號采集等均由制動控制模塊實現，該模塊主要包含制動控制柜中的電子制動控制單元、控制電磁閥和壓力傳感器等電氣部件，以及指令轉換器和制動顯示屏。當控制電路部件出現故障時，制動系統可能出現控制邏輯異常，最終導致制動功能紊亂，無法輸出正常的制動力。

根據運用經驗，JZ-8型機車制動系統典型電氣控制故障如表1所示。

表1 JZ-8型機車制動系統典型電氣控制故障

2.3.2.2閥部件故障

JZ-8型機車制動系統制動力的輸出主要依靠電磁閥、氣控閥、塞門、壓力開關、分配閥、減壓閥和單向閥等執行部件，完成氣路壓力的最終輸出。一般來說，閥部件內部的機械結構較為精密，一旦出現故障，制動系統的某個模塊的輸出便會出現異常，最終會導致機車制動系統無法正常輸出列車管壓力或制動缸壓力。

根據運用經驗，JZ-8型機車制動系統典型閥部件故障如表2所示。

表2 JZ-8型機車制動系統典型閥部件故障

2.3.2.3機械管路故障

為了適配不同閥部件的安裝接口，JZ-8型機車制動系統制動柜中各閥部件直接或通過轉接板間接地安裝在主氣路板上，氣路轉換相對復雜，易出現制動管路不暢、堵塞或漏風等問題。

根據運用經驗，JZ-8型機車制動系統典型機械管路故障如表3所示。

表3 JZ-8型機車制動系統典型機械管路故障

獲取現場故障信息后，技術人員應快速識別故障類別，進一步結合制動系統電氣原理、氣路原理和相關工作經驗有序、高效開展原因分析與研究。另外，可通過現場故障復現形式進行驗證，明確故障原因和處理措施，出具故障分析報告。

2.3.3 消除處理

技術人員根據故障分析結果和處理措施，遵循“先簡后繁”的原則，依據現場操作指導書等規范性指導文件對車上JZ-8型制動系統進行故障消除處理，確保制動系統恢復正常，并做好各部件、連接器等的緊固與防松處理。

2.3.3.1試驗與驗證

當故障消除后，針對整改部件需開展專項測試，確保整改部件各項性能指標符合標準要求；另外，針對制動系統，需進一步開展“五步閘”和例行試驗等相關測試，確保制動系統的各項功能均符合要求。

2.3.3.2存檔與反饋

故障消除且測試通過后，需對故障處理全過程材料進行梳理，復盤相關經驗與教訓，并存檔作為組織過程資產，以備后續參考。另外，針對故障處理情況，還需向相關部門反饋。

3 典型故障處理

本節針對JZ-8型機車制動系統幾個典型的故障處理進行詳細說明。

3.1 制動顯示屏通信故障

制動顯示屏發生通信故障時，無法正常顯示系統各部件的實時壓力，但司乘人員可通過司機室的機械表觀察各部件壓力，不影響機車的正常運行[3]，屬于C級故障，故障發生后可繼續運行至機車回庫后交由相關技術人員處理。

技術人員應首先記錄故障現場情況，確定顯示屏提示通信故障，且顯示屏中無法正常顯示制動系統各模塊實時壓力值。與此同時，下載制動系統運行數據。

根據制動顯示屏工作原理和故障劃分種類可知，此故障屬于“電氣控制故障”，進而參考前文表1所述內容“通信異常的故障原因可能為：電氣連接器松動、縮針、斷針或接地不良，硬件故障或者軟件BUG”，結合制動顯示屏通信故障判據“制動顯示屏無法接收到制動控制單元中VB02A板卡的RS485通信數據”以及制動系統運行數據，可以明確故障時刻制動柜無法收到顯示屏的數據，最終得出制動顯示屏通信故障的可能原因為：

(1) 顯示屏端故障。因顯示屏應用軟件存在BUG，使程序運行紊亂導致RS485通信無法正常建立，或者顯示屏硬件連接器異常。

(2) 通信線纜故障。因顯示屏端或者VB02A板卡端通信線纜連接器出現縮針、斷針或者接觸不良現象。

(3) 制動柜VB02A板卡端故障。因VB02A板卡軟件存在BUG，使程序運行紊亂導致RS485通信無法正常建立，或者VB02A板卡硬件連接器出現問題。

結合上述分析結果，在保證安全和符合操作規程的前提下依次進行故障消除：檢查制動顯示屏和VB02A板卡通信線纜兩端連接器是否異常，更新制動顯示屏程序，更新VB02A程序，更換制動顯示屏，更換VB02A板卡。

經過故障消除可明確故障對象，如果是軟件原因，需進一步排查軟件邏輯，確定故障原因后進行軟件升級；如果是硬件原因，需將故障硬件返廠進行拆解分析與排查，明確故障器件并制定相應整改措施或更換元器件。

明確最終故障原因后梳理故障信息，編寫最終故障分析報告并制定后續整改措施和實施計劃，完成后續跟蹤與封閉。

3.2 空電聯鎖閥故障

空電聯鎖閥故障時，制動系統無法響應TCMS系統下發的空電聯鎖指令，機車運行時無法施加電制動，但空氣制動功能正常，不影響機車的正常運行，屬于B級故障。

空電聯鎖閥的控制指令一路來源于MVB通信網絡轉發的TCMS系統指令，另一路來源于硬線直接控制空電聯鎖電磁閥。當制動系統檢測到空電聯鎖閥的狀態反饋與MVB指令不一致時，提示空電聯鎖閥故障。結合故障劃分種類可知，此故障屬于“電氣控制故障”或“閥部件故障”，進而參考前文表1和表2所述內容可以得出空電聯鎖閥故障的可能原因為：

(1) MVB通信指令故障。因制動系統MVB接收板卡軟硬件故障、MVB網關故障或TCMS系統未正常下發空電聯鎖指令導致制動系統無法收到空電聯鎖通信指令。

(2) 硬線動作指令故障。因TCMS系統輸出硬線故障，導致空電聯鎖電磁閥無法正常響應空電聯鎖動作指令。

(3) 空電聯鎖電磁閥卡滯，導致空電聯鎖閥無法正常動作。

結合上述分析結果，通過制動系統運行數據回放可知故障時制動系統是否正常獲取空電聯鎖指令。在保證安全和符合操作規程的前提下依次進行故障消除：當制動系統未能正常獲取空電聯鎖指令時，檢查TCMS顯示屏空電聯鎖通信指令是否正常下發，檢查MVB網關功能是否正常，檢查TCMS空電聯鎖硬線指令是否正常，更新制動系統MVB板卡程序，更換MVB網關，更換MVB接收板卡；當制動系統正常獲取空電聯鎖指令時，更換空電聯鎖電磁閥。

經過故障消除可明確故障對象，并按照前文故障處理流程要求完成后續封閉。

3.3 制動系統誤起緊急故障

將制動控制器推向全制動位時制動系統誤起緊急故障，此時機車施加制動停車，不影響機車安全，但影響機車正常運行，屬于A級故障。

技術人員應首先記錄故障現場情況，確定機車制動系統施加緊急制動，與此同時下載制動系統運行數據。

根據電氣原理、氣路原理和運行數據分析可知，在未接收緊急制動指令時，當緊急排風閥檢測到列車管快速排風時會施加斷鉤緊急。進一步根據緊急排風閥工作原理，列車管壓力下降時，由于排氣縮堵的流量限制，使局減室壓降速度小于控制室壓降速度，膜板兩側產生壓差，壓差達到一定值，緊急排風閥動作。因此，此故障屬于“閥部件故障”或“機械管路故障”，參照前文表2和表3內容可以得出故障可能原因為：

(1) 緊急排風閥靈敏度過高。當緊急排風閥的靈敏度設置過高時，制動控制器推全制動位后列車管排風易引發斷鉤緊急，此類情況一般可在制動系統出廠檢測時進行排查。

(2) 列車管漏風。系統正常減壓時因列車管路泄漏導致列車管壓力快速下降，系統誤起斷鉤緊急。

結合上述分析結果，在保證安全和符合操作規程的前提下依次進行故障消除：更換緊急排風閥，排查列車管路泄漏點。

經過故障消除可明確故障對象，并按照前文故障處理流程要求完成后續封閉。

4 結束語

結合多年運用經驗，本文通過對JZ-8型機車制動系統劃分故障等級，確定故障處理原則及步驟，可有效提升故障排查與處理的效率，降低系統檢修維護成本。

在實際運用過程中，相關人員應重視對機車制動系統電氣原理、氣路原理和部件結構的研究與掌握，理論聯系實際，不斷積累運用經驗，優化故障處理流程，面對故障時全面分析、逐步排查、及時恢復，確保機車的正常運行。

另外，本文介紹的JZ-8型機車制動系統故障等級劃分方法、故障處理原則和步驟，以及典型的運用故障處理過程，對于處理其他系統的同類問題也有一定的借鑒和參考意義。