徐志強(qiáng)（鄭州鐵路安全監(jiān)督管理辦公室駐鄭州機(jī)務(wù)段機(jī)車(chē)驗(yàn)收室，河南鄭州 450053）

HXD1B型電力機(jī)車(chē)4QC運(yùn)用故障分析

徐志強(qiáng)
（鄭州鐵路安全監(jiān)督管理辦公室駐鄭州機(jī)務(wù)段機(jī)車(chē)驗(yàn)收室，河南鄭州 450053）

為解決中國(guó)鐵路運(yùn)輸運(yùn)能問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)中國(guó)鐵路干線貨運(yùn)重載、快捷運(yùn)輸?shù)哪繕?biāo)，HXD1B型電力機(jī)車(chē)被廣泛的應(yīng)用于我國(guó)的鐵路貨運(yùn)專(zhuān)用。但是，隨著其普及程度的越來(lái)越廣，其運(yùn)行出現(xiàn)的故障也越來(lái)越多。四象限整流器故障（4QC）是引起機(jī)車(chē)故障和維修的主要原因，以此，對(duì)其必須加以認(rèn)真地分析，并提出相應(yīng)的措施對(duì)其加以解決，從而保證其正常的運(yùn)行。

HXD1B型電力機(jī)車(chē) 4QC 故障

HXD1B型機(jī)車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，由于其時(shí)間要比平常的電力機(jī)車(chē)短，因此其貨運(yùn)任務(wù)也較其他機(jī)車(chē)重，由于其普及速度較快，因此在對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程中，沒(méi)有完全對(duì)各個(gè)方面的零件和各個(gè)系統(tǒng)的狀況加以系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查，因此，在運(yùn)行中常常出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題。其中，由于四象限整流器的運(yùn)行不正常所帶來(lái)的故障占了其中得分大部分。

1　四象限整流器模塊故障

模塊或者元件在運(yùn)行過(guò)程中被燒毀是這一故障最為常見(jiàn)的表現(xiàn)方式。在出現(xiàn)這一故障時(shí)，通常在車(chē)載人機(jī)界面上的故障記錄上顯示為“牽引單元故障，主逆1/2直流環(huán)節(jié)1/2隔離”。在機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，其控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)都會(huì)自動(dòng)的將牽引系統(tǒng)中被損壞的模塊或者元件進(jìn)行自動(dòng)隔離，在四象限整流器模塊、機(jī)車(chē)變流器、線路接觸器等部位發(fā)生問(wèn)題時(shí)，都會(huì)引起機(jī)車(chē)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的隔離現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)車(chē)載人機(jī)界面上的故障記錄上顯示為“牽引單元故障，主逆1/2直流環(huán)節(jié)1/2隔離”時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即對(duì)四象限整流器模塊加以檢查，并且根據(jù)故障發(fā)生的時(shí)間點(diǎn)來(lái)查看相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，并且對(duì)這些數(shù)據(jù)參數(shù)加以分析，從而找出故障發(fā)生的準(zhǔn)確部位，進(jìn)行零件或部件的維修或者更換。

2　裝配工藝問(wèn)題

因部件裝配工藝問(wèn)題造成的故障非常突出，如接觸器燒、受電弓不升、主變流器水循環(huán)漏水、制動(dòng)夾鉗、電機(jī)大線燒、智能輸入/輸出終端插件松、機(jī)車(chē)高壓互感器信號(hào)線與屏蔽短路以及插頭松造成HMI無(wú)顯示、主變流L143插件板虛接、主斷路器電磁閥電源插頭負(fù)端線脫等等［1］。

3　變流器故障

在機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)四象限整流器的牽引變流器發(fā)生故障時(shí)，會(huì)使得主斷路器跳閘加以保護(hù)。這一故障的發(fā)生會(huì)使得機(jī)車(chē)在短時(shí)間內(nèi)沒(méi)有功率輸出，從而造成機(jī)車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中的停坡和機(jī)破的現(xiàn)象。

西門(mén)子公司雖然對(duì)其進(jìn)行了一定程度上的軟件修改，對(duì)牽引變流器進(jìn)行了自動(dòng)隔離并對(duì)牽引變流器的中的一個(gè)電機(jī)加以切除，但是，在HXD1B型電力機(jī)車(chē)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行主斷路器的封鎖工作。在對(duì)主斷路器的封鎖工作完成后，再對(duì)遷移變流器在低壓下進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換。如果這時(shí)機(jī)車(chē)在坡道上運(yùn)行，還可能因?yàn)樵谶\(yùn)行過(guò)程中的牽引力不足而導(dǎo)致機(jī)車(chē)坡停現(xiàn)象的發(fā)生。此外，機(jī)車(chē)四象限整流器的變流的接觸器以及對(duì)故障加以隔離的開(kāi)關(guān)之間的動(dòng)作如果過(guò)于頻繁，還會(huì)使得線路的接點(diǎn)產(chǎn)生問(wèn)題。因此，西門(mén)子公司對(duì)機(jī)車(chē)進(jìn)行的軟件修改只能是臨時(shí)性解決措施，只能在將變流器故障所造成的損失降到最小，而不能從根本上將問(wèn)題真正解決。

4　通訊干擾

H XD 1B型電力機(jī)車(chē)采用的是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，其通信方式主要通過(guò)對(duì)多功能車(chē)輛總線的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)模塊之間的信號(hào)傳輸。在機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)通信由于受到工業(yè)頻率、無(wú)線電頻率、無(wú)線電廣播、電視、微波通訊等人為磁場(chǎng)以及地磁場(chǎng)等天然磁場(chǎng)等多重磁場(chǎng)因素的影響而受到干擾，從而導(dǎo)致機(jī)車(chē)運(yùn)行中出現(xiàn)不升弓現(xiàn)象，同時(shí)，機(jī)車(chē)接通或分?jǐn)嚯娫吹目傞_(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)也時(shí)有發(fā)生，對(duì)于乘務(wù)員的正常工作思路打斷，對(duì)其操作造成干擾，從而使得對(duì)機(jī)車(chē)的爭(zhēng)產(chǎn)牽引任務(wù)造成影響。

4.1機(jī)車(chē)高壓隔離開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)

在HXD1B型電力機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程，由于機(jī)車(chē)高壓隔離開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)的故障現(xiàn)象發(fā)生頻率在逐年增加，在對(duì)其加以人工的全面檢查和維修后，機(jī)車(chē)恢復(fù)正常運(yùn)行的功能。在對(duì)機(jī)車(chē)的管理?xiàng)l規(guī)中有明文規(guī)定，在機(jī)車(chē)運(yùn)行的過(guò)程中，高壓隔離開(kāi)關(guān)是禁止相關(guān)人員對(duì)其加以切換的。排除了人為因素干擾后，分析是多功能車(chē)輛總線的通信設(shè)備受到影響，使得HXD1B型電力機(jī)車(chē)的控制邏輯混亂，當(dāng)主斷路器斷開(kāi)或者執(zhí)行斷弓時(shí)出現(xiàn)了執(zhí)行指令上的失誤，從而使得高壓隔離開(kāi)關(guān)也隨之而斷開(kāi)。

4.2機(jī)車(chē)牽引系統(tǒng)以及機(jī)車(chē)的主輔返流器隔離

自HXD1B型電力機(jī)車(chē)在我國(guó)鐵路運(yùn)輸中投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)，頻繁的因?yàn)闄C(jī)車(chē)牽引系統(tǒng)以及機(jī)車(chē)的主輔返流器隔離而產(chǎn)生問(wèn)題。僅在2009年的10到12月份兩個(gè)月之間就發(fā)生了因?yàn)闄C(jī)車(chē)牽引系統(tǒng)和機(jī)車(chē)的主輔返流器隔離的故障多達(dá)五十多起。使得人們不得不對(duì)整流、逆變模塊加以頻繁更換，以保證機(jī)車(chē)正常地運(yùn)行。

4.3對(duì)于故障代碼871的具體原因還沒(méi)有相關(guān)詳細(xì)的調(diào)查報(bào)告

在對(duì)機(jī)車(chē)的回段檢查和主斷路器以及牽引變流器都能夠正常的運(yùn)行工作，因此，對(duì)于這一問(wèn)題加以解鎖之后繼續(xù)上線運(yùn)用。在主斷路器斷開(kāi)時(shí)間經(jīng)過(guò)兩秒后，如四象限整流器的輸入電壓大于五百伏時(shí)，制動(dòng)控制單元斷定是主斷路器的問(wèn)題而帶來(lái)的升弓失去控制的故障，運(yùn)行內(nèi)存不允許主斷路器閉合［2］。

對(duì)列車(chē)運(yùn)行控制記錄裝置的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析之后顯示，機(jī)車(chē)是在運(yùn)行中正常斷電過(guò)分相時(shí)發(fā)生故障，乘務(wù)員的操作沒(méi)有失誤或者不當(dāng)之處，從而排除人為原因所造成的故障。如果主斷路器二次側(cè)電壓大于五百伏，則一次側(cè)電壓大于六千伏，主斷路器的動(dòng)、靜觸頭必然會(huì)放電拉弧并燒結(jié)。檢測(cè)主斷路器的各項(xiàng)參數(shù)良好，動(dòng)、靜觸頭斷合正常，機(jī)車(chē)沒(méi)做任何修理，投入運(yùn)用后沒(méi)有再次發(fā)生故障。由此可以確定，牽引變壓器二次側(cè)的五百伏電壓實(shí)際是不存在的。中央控制單元同牽引控制單元之間的通訊故障可以使得機(jī)車(chē)進(jìn)行直流制和交流制間電能量轉(zhuǎn)換的牽引變流器內(nèi)沒(méi)有能量傳輸，使得牽引機(jī)車(chē)的電動(dòng)機(jī)沒(méi)有電壓的輸入，從而使得機(jī)破事故發(fā)生。造成其故障的原因有很多，其中最主要的原因有以下幾種：一是機(jī)車(chē)的另一個(gè)牽引控制單元被切斷；二是沒(méi)有將核子空間數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)車(chē)多功能車(chē)輛總線中；三是沒(méi)有將機(jī)車(chē)的通訊驅(qū)動(dòng)程序裝載；四是多功能車(chē)輛總線的插頭產(chǎn)生松動(dòng)或者故障；五是多功能車(chē)輛總線的導(dǎo)線斷裂；六是機(jī)車(chē)中央處理器模塊的多功能車(chē)輛總線模塊發(fā)生了故障。

綜合上述分析，認(rèn)為機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)受到外界磁場(chǎng)干擾后穩(wěn)定性差，在主斷路器斷開(kāi)后，軟件計(jì)算變壓器的二次側(cè)電壓值漂移，觸發(fā)限制回路執(zhí)行錯(cuò)誤的保護(hù)指令。在中央控制單元同牽引控制單元之間的發(fā)生通訊故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)先對(duì)其他牽引控制單元進(jìn)行工作狀態(tài)的檢測(cè)，同時(shí)對(duì)于另一個(gè)的牽引控制單元的機(jī)車(chē)多功能車(chē)輛總線模塊加以檢測(cè)。如果檢查結(jié)果顯示其中至少有一個(gè)通訊在工作狀態(tài)，那么再對(duì)機(jī)車(chē)的驅(qū)動(dòng)程序以及多功能電車(chē)總線的插頭以及導(dǎo)線加以檢測(cè)，看其是連接完好。若果上述的每種情況都處于正常工作運(yùn)行狀態(tài)，則對(duì)牽引控制單元的中央處理器加以更換。

5　主逆檢查發(fā)現(xiàn)水壓故障

在所有的HXD1B型電力機(jī)車(chē)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行之后，隨著機(jī)車(chē)運(yùn)行里程數(shù)的增加，對(duì)其四象限整流器模塊的損耗故障也大幅上升，其主要表現(xiàn)便是四象限整流器模塊的安全性受到外界的環(huán)境溫度因素影響變大。

在2010年，西門(mén)子公司對(duì)HXD1B型電力機(jī)車(chē)電力機(jī)車(chē)的四象限整流器模塊影響因素進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)采集，主要數(shù)據(jù)包括外界環(huán)境溫度和濕度，機(jī)車(chē)內(nèi)部的溫度濕度以及有水量和水流量進(jìn)行了分析。分析發(fā)現(xiàn)，機(jī)車(chē)在夏天運(yùn)行時(shí)，HXD1B型電力機(jī)車(chē)的變流器因?yàn)槭艿街車(chē)鷼鉁刈兓挠绊?，其系統(tǒng)功能受到影響，從而出現(xiàn)各種問(wèn)題。在機(jī)車(chē)內(nèi)部散熱系統(tǒng)中，利用水的溫度將熱量進(jìn)行帶走的水冷系統(tǒng)散熱使其內(nèi)部的主要散熱方法之一。水冷散熱系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障，便會(huì)導(dǎo)致機(jī)車(chē)的散熱不良和高溫現(xiàn)象。其出現(xiàn)故障的主要原因有以下幾項(xiàng)：一是在對(duì)機(jī)車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)中循環(huán)流動(dòng)的冷卻液渾濁，里面存在著雜質(zhì)；二是冷卻系統(tǒng)的水管被異物堵塞；三是冷卻系統(tǒng)的水泵發(fā)生故障損壞。在機(jī)車(chē)的冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)水冷循環(huán)冷卻系統(tǒng)的水溫進(jìn)行檢查，對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行檢查并清理其中的雜物，對(duì)冷卻塔內(nèi)的復(fù)合散熱器的濾網(wǎng)加以清理。對(duì)機(jī)車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)的冷卻液加以更換，并清理冷卻系統(tǒng)的管道。如果故障仍然不能解決時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)冷卻系統(tǒng)的水泵加以檢查維修。

6　結(jié)論與建議

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸壓力的越來(lái)越大，HXD1B型電力機(jī)車(chē)但在我國(guó)鐵路運(yùn)輸中的壓力將會(huì)越來(lái)越大。由于4QC（四象限整流器）所引起的故障可能會(huì)也來(lái)越多，因此，相關(guān)人員必須對(duì)其加以重視，并且在機(jī)車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，做好對(duì)于4QC（四象限整流器）的維護(hù)工作，在不斷的實(shí)踐中加以學(xué)習(xí)，從而提高對(duì)HXD1B型電力機(jī)車(chē)的維修效率，保證機(jī)車(chē)的正常運(yùn)行。

［1］何成才.HXD1B型電力機(jī)車(chē)4QC運(yùn)用故障分析［J］.裝備制造技術(shù)，2013（6）：74-75.

［2］翟啟斌.HXD1B型電力機(jī)車(chē)故障分析與對(duì)策［J］.機(jī)車(chē)電傳動(dòng)，2010 （3）：68-71.

徐志強(qiáng)（1964—），男，本科，畢業(yè)于北京交通大學(xué)，交通運(yùn)輸專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任工程師職稱(chēng)，主任驗(yàn)收員職務(wù)，主要從事鐵路機(jī)車(chē)驗(yàn)收工作。