蔣律等

摘要：本文主要闡述雙司機(jī)室HXN5型內(nèi)燃機(jī)車電阻制動(dòng)的原理和特性，并結(jié)合機(jī)車試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的一些故障，對(duì)其故障原因分析及故障處理方案進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)鍵詞：雙司機(jī)室；HXN5型內(nèi)燃機(jī)車；電阻制動(dòng)；故障處理

概述

雙司機(jī)室HXN5內(nèi)燃機(jī)車是在HXN5型內(nèi)燃機(jī)車的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的車型，將原有的單司機(jī)室改為雙司機(jī)室，更便于司機(jī)的操作和瞭望。該機(jī)車依然延續(xù)了原車型大功率重載模式，軸重25噸，適合我國鐵路運(yùn)行狀況。機(jī)車電阻制動(dòng)性能的好壞，直接影響機(jī)車的安全行駛，其重要性不可忽略。因此，電阻制動(dòng)性能的測(cè)試及故障的處理顯得尤為重要。

1.雙司機(jī)HXN5型內(nèi)燃機(jī)車電阻制動(dòng)原理及特性

1.1原理

內(nèi)燃機(jī)車在制動(dòng)過程中，將原來的驅(qū)動(dòng)輪對(duì)的牽引電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，利用列車的慣性由輪對(duì)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，從而產(chǎn)生反轉(zhuǎn)力矩，消耗列車的動(dòng)能，從而達(dá)到產(chǎn)生制動(dòng)作用的目的。而電機(jī)發(fā)出的電流通過專門設(shè)置的電阻帶將能量消耗掉，而電阻帶上產(chǎn)生的熱量則是由通風(fēng)機(jī)消散到大氣中。

簡(jiǎn)要地說，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)比定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)得快，定子上將感應(yīng)出高于逆變器提供的電壓，該電壓通過逆變器內(nèi)部的整流二極管轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷骸＿@一較高電壓逆變器為逆變器內(nèi)的電子開關(guān)器產(chǎn)生偏差，使逆變器關(guān)斷。這一電壓同時(shí)也加在直流母線上，亦加在了電阻制動(dòng)電阻柵上。根據(jù)公式：P=E2/R，其中E是逆變器二極管整流電壓，而R是制動(dòng)?xùn)烹娮?，由列車運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電功率消耗在制動(dòng)電阻柵上。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)重新計(jì)算供給每臺(tái)牽引電機(jī)的頻率及電壓以便對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)子施加正確的減速度和轉(zhuǎn)矩，司機(jī)可以操作電阻制動(dòng)手柄的位置來得到所需的電阻制動(dòng)：制動(dòng)設(shè)定值越高，制動(dòng)力越大。

1.2 特性

由于雙司機(jī)室HXN5型內(nèi)燃機(jī)車采用交流電傳動(dòng)裝置，其電阻制動(dòng)原理和特性均與既有交直流電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車不同。交直流電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車電阻制動(dòng)特性及其工作范圍，受到六方面的限制：牽引電動(dòng)機(jī)最大勵(lì)磁電流、最小勵(lì)磁電流、最大制動(dòng)電流、牽引電動(dòng)機(jī)換向火花、機(jī)車最高速度和機(jī)車粘著重量。其制動(dòng)力曲線，在高速區(qū)可以接近恒功率曲線；在低速區(qū)則只能有1～4個(gè)點(diǎn)達(dá)到最大制動(dòng)力，而且機(jī)車速度降低到停車，制動(dòng)力也隨之降低到零。交流電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車在電阻制動(dòng)工況，交流牽引電動(dòng)機(jī)在超同步區(qū)域內(nèi)（第二象限）作為交流發(fā)電機(jī)工作，向直流中間環(huán)節(jié)供電，提供制動(dòng)能量。制動(dòng)電能一部分用于制動(dòng)電阻通風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)供電（50kW），一部分通過制動(dòng)電阻轉(zhuǎn)化為熱量散逸。此時(shí)，變流器作為整流器工作，并使電阻制動(dòng)力實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)。有的交流電傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)車，低速時(shí)電阻制動(dòng)力只能保持到5～10km/h。HXN5型機(jī)車的電阻制動(dòng)性能，則既不受勵(lì)磁電流的限制，也不受電動(dòng)機(jī)換向的限制，而且低速時(shí)的制動(dòng)力保持352kN的恒定值，并可一直制動(dòng)機(jī)車直至停車。

2.電阻制動(dòng)故障處理

電阻制動(dòng)故障處理必須從電阻制動(dòng)原理上的基礎(chǔ)著手，對(duì)其控制原理要有一定的了解和認(rèn)知。雙司機(jī)室HXN5機(jī)車在試驗(yàn)過程中也出現(xiàn)過一些比較復(fù)雜的故障，通過原理分析及故障排查，最終解決了故障。下面就電阻制動(dòng)故障舉兩個(gè)實(shí)例，來進(jìn)一步分析故障產(chǎn)生的原因以及消除故障的處理方法。

2.1 故障現(xiàn)象：雙司機(jī)室HXN5機(jī)車Ⅱ機(jī)電阻制動(dòng)8檔失效

故障原因：由于雙司機(jī)室HNX5機(jī)車是由HXN5型內(nèi)燃機(jī)車改進(jìn)型，將原有的單司機(jī)室的副臺(tái)移到雙司機(jī)室的Ⅱ機(jī)室，因此原來的副臺(tái)的電氣控制線路加長，線電阻增加。而微機(jī)識(shí)別電阻制動(dòng)的檔位信號(hào)，是通過比較滑動(dòng)電阻盤每個(gè)階段的電壓差來判斷當(dāng)前檔位，每個(gè)檔位對(duì)應(yīng)一個(gè)壓差范圍，由于線電阻的增加導(dǎo)致電阻制動(dòng)8檔時(shí)壓差超出了微機(jī)檢測(cè)的壓差范圍的下限。因此微機(jī)無法識(shí)別8檔位，無法做出響應(yīng)，也就無法輸出當(dāng)前扭矩給定值，從而使得電阻制動(dòng)8檔失效。

處理方法：知道了故障原因，便可以針對(duì)故障原因進(jìn)行處理。線電阻的增加由于車型的限制無法改變，但是我們可以通過降低電阻端部的初始電壓將8檔位時(shí)的壓差變化控制在微機(jī)檢測(cè)的范圍內(nèi)。在電路設(shè)計(jì)中，有很多降壓的方法，如串電阻降壓、電容降壓、二極管降壓等。由于串電阻降壓時(shí)存在較高的發(fā)熱現(xiàn)象，不適合應(yīng)用于控制回路中。而電容降壓又收到負(fù)載電流的壓制，想用電容降壓就必須增加負(fù)載，該方法較復(fù)雜。所以，利用二極管正向?qū)?.7V的降壓特點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)該回路的降壓要求，具有即簡(jiǎn)便又安全的優(yōu)點(diǎn)，不存在發(fā)熱的隱患。通過實(shí)際的試驗(yàn)驗(yàn)證，該方法滿足設(shè)計(jì)要求，Ⅱ機(jī)實(shí)施電阻制動(dòng)8檔正常，有效的解決了II機(jī)8檔失效的故障。

2.2 故障現(xiàn)象：實(shí)施電阻制動(dòng)時(shí)，從1檔位到8檔位，各檔位之間頻繁跳動(dòng)，而電阻制動(dòng)功率波動(dòng)。

故障原因：微機(jī)檢測(cè)各階段壓差異常，經(jīng)檢查司控器電阻盤正常，控制回路線路正常，后檢查發(fā)現(xiàn)重聯(lián)電阻R24開路，由于該電阻開路導(dǎo)致回路無法形成壓差，微機(jī)無法識(shí)別，因此在實(shí)施電阻制動(dòng)時(shí)，檔位手柄從1檔到8檔地過程中，檔位之間頻繁跳動(dòng)，微機(jī)扭矩輸出信號(hào)紊亂，導(dǎo)致功率波動(dòng)。

處理方法：如該機(jī)車是已在段運(yùn)行機(jī)車，考慮到機(jī)車運(yùn)行率，要求快速處理故障，可采用更換備用電阻的方式解決該故障。對(duì)于新造機(jī)車而言，發(fā)生配件質(zhì)量問題，需重新更換TRP重聯(lián)電阻集成板。更換后故障消除。

3.結(jié)束語

通過以上對(duì)雙司機(jī)室電阻制動(dòng)及其故障處理方法的介紹，我們了解了雙司機(jī)室HXN5型內(nèi)燃機(jī)車電阻制動(dòng)控制裝置的工作原理和一些故障的原因及處理方法。同時(shí)，也使我們了解到電阻制動(dòng)在機(jī)車上應(yīng)用的重要性，尤其對(duì)于新造機(jī)車試驗(yàn)來說，電阻制動(dòng)性能的把控尤為重要。通過機(jī)車試驗(yàn)驗(yàn)證過程中對(duì)常見的一些故障的處理進(jìn)行總結(jié)，可以大大提高試驗(yàn)人員對(duì)電阻制動(dòng)工作原理及控制原理的掌握，做到迅速處理故障、解決故障的能力。