潘小芳,杜明忠

(北京二七軌道交通裝備有限責(zé)任公司技術(shù)中心,北京100072)

2009年生產(chǎn)的配屬西安鐵路局安康段的HXD3型電力機(jī)車,在實(shí)際運(yùn)用過程中多次出現(xiàn)彈簧停放(簡(jiǎn)稱彈停)裝置自動(dòng)上閘故障,嚴(yán)重者造成輪對(duì)擦傷,影響行車安全。通過分析彈停裝置氣路工作原理和彈停脈沖閥工作原理,來查找彈停故障原因,為制定有效的整改措施提供理論依據(jù)。

1 彈停裝置自動(dòng)上閘故障原因分析

1.1 彈停裝置氣路工作原理

如圖1所示,機(jī)車在正常運(yùn)行過程中,制動(dòng)缸風(fēng)壓為0,彈停風(fēng)缸及總風(fēng)缸壓力為900 kPa,彈停脈沖閥處于緩解位,塞門開放,彈停制動(dòng)缸中壓力為550 kPa。氣路流向順序?yàn)?總風(fēng)缸風(fēng)壓—→止回閥—→縮堵—→彈停脈沖閥—→雙向止回閥—→減壓閥—→塞門—→彈停制動(dòng)缸。此時(shí)彈簧停車裝置處于緩解狀態(tài)。

當(dāng)機(jī)車停放時(shí),彈停裝置作用。如果通過彈停脈沖閥作用則彈停制動(dòng)缸中的壓縮空氣由彈停脈沖閥的排風(fēng)口排出,如果通過塞門作用則彈停制動(dòng)缸中的壓縮空氣由塞門的排風(fēng)口排出。

圖1 彈停氣路工作示意圖

1.2 彈停裝置非正常工作原因分析

(1)機(jī)車在正常的運(yùn)行過程中,彈停裝置在無人操作時(shí)自動(dòng)上閘,即機(jī)車在運(yùn)行過程中彈停制動(dòng)缸中的風(fēng)排出,排風(fēng)口只有塞門和彈停脈沖閥兩個(gè)排風(fēng)口。產(chǎn)生彈停故障后,司機(jī)用操縱臺(tái)上的彈?？刂崎_關(guān)能將彈簧停車裝置正常緩解,說明彈停脈沖閥動(dòng)作。因?yàn)閺椡Ｃ}沖閥的主閥對(duì)工作狀態(tài)具有記憶功能(靠主閥芯和閥體之間的摩擦力將主閥芯固定在緩解位或作用位),如果不用手動(dòng)操作脈沖電磁閥或者給脈沖電磁閥電信號(hào),主閥會(huì)始終處于原有的工作狀態(tài)。在排除塞門和雙向止回閥導(dǎo)致彈停裝置非正常工作后,故障原因就鎖定在彈停脈沖閥上。

(2)為確認(rèn)是否為電信號(hào)干擾而導(dǎo)致彈停脈沖閥動(dòng)作,將控制彈停脈沖閥產(chǎn)生作用的信號(hào)線從彈停脈沖閥一端斷開,機(jī)車再進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn),彈停裝置的非正常作用仍再次發(fā)生。故障發(fā)生后司機(jī)用彈?？刂崎_關(guān)可將彈停裝置緩解,說明彈停脈沖閥產(chǎn)生了動(dòng)作,進(jìn)一步將故障原因鎖定在彈停脈沖閥上。

彈停脈沖閥結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。機(jī)車正常運(yùn)行過程中,彈停脈沖閥處于緩解位,彈停裝置緩解,脈沖電磁閥的主閥靠近作用位,電磁閥1和電磁閥2均處于失電狀態(tài),P,A連通,總風(fēng)給彈停制動(dòng)缸供風(fēng)。

圖2 彈停脈沖閥結(jié)構(gòu)示意圖(緩解位)

彈停脈沖閥產(chǎn)生“作用”的動(dòng)作過程是電磁閥2得電,動(dòng)鐵芯上移,控制風(fēng)進(jìn)入作用端腔體,推動(dòng)主閥向緩解位移動(dòng),從而使A,O連通,將彈停制動(dòng)缸中的壓縮空氣排入大氣,彈停脈沖閥處于作用位,彈停裝置作用,彈停脈沖閥動(dòng)作瞬間內(nèi)部示意圖如圖3所示。

圖3 彈停脈沖閥結(jié)構(gòu)示意圖(作用位)

(3)為了進(jìn)一步確認(rèn)彈停故障是由于彈停脈沖閥誤動(dòng)作所引起,在彈停故障多次發(fā)生的HXD3型0594號(hào)機(jī)車上安裝監(jiān)測(cè)記錄儀。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)彈停脈沖閥作用和緩解電信號(hào)及彈停氣路中的壓力變化(壓力測(cè)點(diǎn))。根據(jù)記錄顯示,機(jī)車運(yùn)行過程中,出現(xiàn)故障前彈停壓力測(cè)點(diǎn)測(cè)得壓力為550 kPa,說明彈停脈沖閥處于緩解的正確位置;發(fā)生故障時(shí),測(cè)點(diǎn)測(cè)得壓力逐漸減小,由530 kPa減為0,時(shí)間為十幾秒,與彈停脈沖閥動(dòng)作的排氣過程相同,之后司機(jī)給出緩解信號(hào),對(duì)應(yīng)此時(shí)間點(diǎn)的彈停管內(nèi)的壓力開始上升至550 kPa。由此可判定彈停脈沖閥在司機(jī)無操作的情況下由“緩解”位動(dòng)作至“作用”位,從而導(dǎo)致產(chǎn)生故障。而可能引起彈停脈沖閥動(dòng)作的來源包括手動(dòng)操作脈沖閥、電信號(hào)、電磁閥誤動(dòng)作3方面。由于機(jī)車已經(jīng)將脈沖閥作用線斷開,因此排除了可能由于電信號(hào)而引起脈沖閥動(dòng)作;而故障發(fā)生時(shí)又無人手動(dòng)操作彈停脈沖閥,因此將故障原因完全鎖定為彈停脈沖閥自身誤動(dòng)作引起。

3 改進(jìn)措施

為排除由于彈停脈沖閥誤動(dòng)作所產(chǎn)生的故障,設(shè)想讓彈停脈沖閥的控制風(fēng)路始終連通,靠壓縮空氣將彈停脈沖閥的主閥固定在緩解位或作用位。HXD3型電力機(jī)車原設(shè)計(jì)操縱臺(tái)上控制彈停裝置作用和緩解的開關(guān),是一個(gè)自復(fù)位脈沖信號(hào)開關(guān)。經(jīng)與彈停脈沖閥生產(chǎn)廠家確認(rèn),控制主閥的電磁閥可以長(zhǎng)時(shí)間得電,因此考慮將自復(fù)位開關(guān)改為非自復(fù)位開關(guān),操作開關(guān)可以讓電磁閥長(zhǎng)時(shí)間固定在某一位置,達(dá)到靠壓縮空氣將彈停脈沖閥的主閥固定在緩解位或作用位的目的,從而保證彈停脈沖閥在機(jī)車運(yùn)行過程中不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。

4 實(shí)施效果

2010年4月份將安康段多次發(fā)生彈停故障的HXD3型0732號(hào)機(jī)車的彈停自復(fù)位開關(guān)改為非自復(fù)位開關(guān),經(jīng)過運(yùn)用考驗(yàn),沒有出現(xiàn)因彈停脈沖閥誤動(dòng)作所導(dǎo)致的彈停故障。隨后對(duì)發(fā)生彈停故障的15臺(tái)車更換了彈停開關(guān),運(yùn)行至今沒有再發(fā)生過因彈停脈沖閥誤動(dòng)作而引起的彈停故障,消除了機(jī)車運(yùn)行安全隱患。

[1] 張曙光.HXD3型電力機(jī)車[M].北京;中國鐵道出版社,2009.