趙小漢

（鄭州鐵路局 洛陽(yáng)機(jī)務(wù)段技術(shù)科，河南洛陽(yáng)471002）

防止HXD3型電力機(jī)車停放制動(dòng)誤動(dòng)作的改造方案及建議*

趙小漢

（鄭州鐵路局 洛陽(yáng)機(jī)務(wù)段技術(shù)科，河南洛陽(yáng)471002）

針對(duì)HXD3型機(jī)車在運(yùn)用途中停放制動(dòng)誤動(dòng)作進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探討故障發(fā)生的原因，制定加改方案，杜絕HXD3機(jī)車運(yùn)用途中停放制動(dòng)誤動(dòng)作對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)的干擾。

HXD3機(jī)車；停放制動(dòng)；施加；分析；技改

1 問題的提出

洛陽(yáng)機(jī)務(wù)段共配屬HXD3型電力機(jī)車266臺(tái)，自2012年3月開始HXD3型8000系列機(jī)車運(yùn)行中停放制動(dòng)自動(dòng)施加故障頻發(fā)，截止2014年底共發(fā)生停放制動(dòng)自動(dòng)施加故障217起，統(tǒng)計(jì)2012～2014年間HXD3型電力機(jī)車自動(dòng)施加停放制動(dòng)故障統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 洛陽(yáng)機(jī)務(wù)段2012～2014年HXD3機(jī)車不明原因施加停放制動(dòng)故障統(tǒng)計(jì)表

按機(jī)車生產(chǎn)廠家統(tǒng)計(jì)，HXD3型電力機(jī)車不明原因自動(dòng)施加停放制動(dòng)故障情況見表2。

表2 HXD3機(jī)車不明原因施加停放制動(dòng)故障按機(jī)車生產(chǎn)廠家統(tǒng)計(jì)表

從表中可以看出，2012～2014年時(shí)段內(nèi)，鄭州鐵路局洛陽(yáng)機(jī)務(wù)段HXD3型機(jī)車共發(fā)生停放制動(dòng)自動(dòng)施加故障217件，造成臨修45件、機(jī)破4件、輪對(duì)嚴(yán)重擦傷5件，其中中車大同電力機(jī)車有限公司生產(chǎn)的HXD3型8000系列機(jī)車故障率最高。機(jī)車運(yùn)行中發(fā)生該故障時(shí)，造成牽引封鎖、進(jìn)級(jí)無(wú)流，必須停車處理后才能正常牽引列車運(yùn)行，嚴(yán)重干擾了運(yùn)輸秩序，危及機(jī)車安全運(yùn)用。因此，調(diào)查故障現(xiàn)象，分析故障原因，制定必要的防范措施或改進(jìn)方案，可有效遏制機(jī)車運(yùn)行中停放制動(dòng)故障發(fā)生，提高機(jī)車的安全運(yùn)用效率。

2 原因分析

洛陽(yáng)機(jī)務(wù)段配屬的HXD3型機(jī)車266臺(tái)中，中車大同電力機(jī)車有限公司生產(chǎn)機(jī)車41臺(tái)、中車北京二七機(jī)車有限公司生產(chǎn)55臺(tái)，中車大連機(jī)車車輛有限公司生產(chǎn)170臺(tái)，3個(gè)廠家生產(chǎn)的HXD3型機(jī)車均裝設(shè)停放制動(dòng)模塊（B40），其規(guī)格相同，氣路板、各對(duì)應(yīng)零部件規(guī)格、型號(hào)、生產(chǎn)廠家、操作方式完全相同。B40模塊如圖1所示，氣路構(gòu)成如圖2所示。

圖1 HXD3機(jī)車B40模塊實(shí)物圖

2.1 HXD3型機(jī)車停放制動(dòng)裝置的作用原理

停放制動(dòng)模塊有制動(dòng)和緩解兩種作用狀態(tài)，它接受司機(jī)室停放制動(dòng)扳扭的控制，該控制扳扭為自復(fù)式扳扭，有制動(dòng)位、0位、緩解位3個(gè)位置，操作人員將其置于制動(dòng)位時(shí)，制動(dòng)電磁閥得電，松開扳扭后自動(dòng)回復(fù)0位，模塊保持制動(dòng)位的工作狀態(tài)；操作人員將其置于緩解位時(shí)，緩解電磁閥得電，松開手柄后自動(dòng)回復(fù)0位，模塊保持緩解位的工作狀態(tài)，該模塊的電磁閥是脈沖得電的。

B40模塊上的脈動(dòng)閥由緩解電磁閥、制動(dòng)電磁閥和二位五通柱塞閥組成，其二位五通柱塞閥由閥體、閥套、柱塞組成，通路間的密封由裝在柱塞及閥套上的橡膠密封圈來(lái)實(shí)施，當(dāng)緩解電磁閥得電時(shí)，控制風(fēng)源進(jìn)入脈動(dòng)閥柱塞左側(cè)，推動(dòng)柱塞右移，完成向停放制動(dòng)缸充風(fēng)通路的轉(zhuǎn)換；當(dāng)制動(dòng)電磁閥得電時(shí)，控制風(fēng)源進(jìn)入脈動(dòng)閥柱塞右側(cè)，推動(dòng)柱塞左移，完成切斷停放制動(dòng)缸充風(fēng)同時(shí)溝通停放制動(dòng)缸排放的通路轉(zhuǎn)換。

圖2 HXD3機(jī)車B40模塊氣路圖

2.1.1 緩解作用

當(dāng)操作人員將停放制動(dòng)扳扭置于緩解位時(shí)，B40模塊的脈動(dòng)閥上的緩解電磁閥得電，脈動(dòng)閥溝通如下通路：

當(dāng)停放制動(dòng)缸的壓力上升到一定值時(shí)，停放制動(dòng)開始緩解，松開扳扭后，脈動(dòng)閥的緩解電磁閥失電，停放制動(dòng)缸的充風(fēng)通路理論上應(yīng)一直保持充風(fēng)的狀態(tài)，即使停放制動(dòng)缸及其管系有小的漏風(fēng)，只要泄漏量不大于縮口風(fēng)堵的充風(fēng)量，且總風(fēng)缸壓力在正常運(yùn)用范圍，停放制動(dòng)應(yīng)一直保持在緩解狀態(tài)；同時(shí)向壓力開關(guān)KP59充風(fēng)，當(dāng)壓力上升到一定值時(shí)，壓力開關(guān)動(dòng)作，司機(jī)室顯示停放制動(dòng)的紅色指示燈熄滅。

2.1.2 制動(dòng)作用

當(dāng)操作人員將停放制動(dòng)扳扭置于制動(dòng)位時(shí)，制動(dòng)電磁閥得電，脈動(dòng)閥柱塞在風(fēng)壓作用下右移，切斷單向閥到雙向止回閥的通路，同時(shí)溝通停放制動(dòng)缸到大氣的排風(fēng)通路，停放制動(dòng)缸排風(fēng)，當(dāng)壓力降到一定值時(shí)，停放制動(dòng)施加，松開扳扭后，脈動(dòng)閥的制動(dòng)電磁閥失電，停放制動(dòng)缸的排風(fēng)通路理論上應(yīng)一直保持排風(fēng)狀態(tài)，停放制動(dòng)應(yīng)一直保持在制動(dòng)狀態(tài)。同時(shí)壓力開關(guān)KP59風(fēng)壓降低，當(dāng)壓力降到一定值時(shí)，壓力開關(guān)動(dòng)作，司機(jī)室顯示停放制動(dòng)的紅色指示燈亮。

從HXD3機(jī)車停放制動(dòng)裝置的作用原理不難看出，停放制動(dòng)自動(dòng)施加的原因是停放制動(dòng)缸的供風(fēng)中斷，當(dāng)停放制動(dòng)缸的壓力低于一定值時(shí)，停放制動(dòng)自動(dòng)施加。

2.2 原因分析

從停放制動(dòng)的作用原理可以判定，HXD3型機(jī)車停放制動(dòng)自動(dòng)施加的原因是停放制動(dòng)缸的供風(fēng)中斷，原因分析如下：

2.2.1 結(jié)構(gòu)原因

停放制動(dòng)控制開關(guān)為3位置自復(fù)開關(guān)，開關(guān)置于緩解位或制動(dòng)位松手后，開關(guān)自動(dòng)恢復(fù)到零位，電磁閥失電，由于進(jìn)風(fēng)流量受到縮口風(fēng)堵的限制，通流容量較小，電磁閥瞬時(shí)得電，其風(fēng)壓升高值能否將脈動(dòng)閥柱塞推到相應(yīng)位置，電磁閥失電后，脈動(dòng)閥柱塞不受任何推力的束縛，僅靠柱塞O形圈與柱塞套間摩擦力使其保持原來(lái)的位置，隨著機(jī)車運(yùn)用時(shí)間的延長(zhǎng)和停放制動(dòng)操作次數(shù)的增多，柱塞上的O形圈彈性衰減，O形圈與柱塞套間的摩擦力減小，在機(jī)車運(yùn)用中，受機(jī)車振動(dòng)、擺動(dòng)等因素的影響，脈動(dòng)閥柱塞存在位置串動(dòng)的可能，同時(shí)，存在因電磁閥內(nèi)部閥桿不穩(wěn)定、或內(nèi)部密封不嚴(yán)、閥桿位置由緩解位移動(dòng)到制動(dòng)位隱患。

脈動(dòng)閥為柱塞O形圈結(jié)構(gòu)，進(jìn)風(fēng)、出風(fēng)及排風(fēng)通路之間靠閥套密封圈密封，由于受風(fēng)源內(nèi)部油污、柱塞頻繁動(dòng)作、密封圈變形等因素的影響，造成閥桿摩擦力下降，當(dāng)機(jī)車出現(xiàn)較大沖動(dòng)時(shí)，極易造成柱塞在套體內(nèi)竄動(dòng)，進(jìn)而改變供風(fēng)通路，停放風(fēng)管排風(fēng)，停放制動(dòng)自動(dòng)施加。

2.2.2 風(fēng)路原因

停放制動(dòng)模塊由脈動(dòng)閥、止回閥、縮口風(fēng)堵等部件組成，縮口風(fēng)堵異物堵塞或某部件卡滯，均會(huì)造成彈停風(fēng)路系統(tǒng)供風(fēng)中斷，此時(shí)若故障處所下部風(fēng)路漏風(fēng)，必將導(dǎo)致停放制動(dòng)自動(dòng)作用。

2.2.3 電路原因

從停放制動(dòng)的作用原理分析，制動(dòng)電磁閥得電將導(dǎo)致停放制動(dòng)缸排風(fēng)，停放制動(dòng)施加，在機(jī)車運(yùn)用中，電磁閥是否受到電磁干擾得電或電路布線不規(guī)范導(dǎo)致串電，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法判斷。分析認(rèn)為HXD3型8000系列機(jī)車故障率高，回機(jī)務(wù)段后試驗(yàn)正常，不能排除廠方因制作工藝不當(dāng)引起的電路方面原因。

3 制定對(duì)策

2012年4～6月鄭州鐵路局機(jī)務(wù)處主持召開了洛陽(yáng)機(jī)務(wù)段彈停問題專題會(huì)議，研討HXD3型8000系列機(jī)車運(yùn)行中停放制動(dòng)自動(dòng)施加故障，先后制定了電磁閥改密封件方案、加大供風(fēng)通路流量改造方案、B40模塊緩解電磁閥常得電改造等技改方案，前2套方案加改后無(wú)效果，對(duì)41臺(tái)HXD3型8000系列機(jī)車按第3套方案進(jìn)行全部改造，故障有明顯減少，但沒有徹底解決，從表1可以看出，2013～2014年機(jī)車改造后，HXD3機(jī)車不明原因自動(dòng)施加停放制動(dòng)故障大幅度下降，但并未杜絕。因此，對(duì)HXD3機(jī)車不明原因上彈停問題開展攻關(guān)，在不改變HXD3機(jī)車原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，制定了防止HXD3型電力機(jī)車運(yùn)行中停放制動(dòng)自動(dòng)施加的技改方案。

4 制定技改方案

通過對(duì)HXD3機(jī)車不明原因施加彈停故障的調(diào)查、分析，經(jīng)過反復(fù)研究和論證，按照不改變HXD3機(jī)車原設(shè)計(jì)的原則制定技術(shù)改造方案：機(jī)車有速度時(shí)增加控制氣路充氣進(jìn)入停放制動(dòng)缸，緩解停放制動(dòng)，利用雙向閥隔離原B40模塊可能因雙脈動(dòng)閥等故障引發(fā)的機(jī)車故障。

4.1 制作新的停放制動(dòng)加改模塊

該裝置由控制模塊8、總風(fēng)塞門1、截?cái)嗳T4、旁通塞門7、單向閥2、二位三通電空閥3、調(diào)壓閥5、雙向止回閥6及相關(guān)配管組成，（實(shí)物如圖3所示，管路原理如圖4所示）安裝在制動(dòng)柜的左上方。

4.2 風(fēng)路加改方案

將原停放制動(dòng)模塊彈停塞門至停放制動(dòng)缸的管路

在通往KP59前管路拆開，將本裝置接入拆開的管路中（圖5）。改造管路統(tǒng)一采用Dg10規(guī)格的風(fēng)管，截?cái)嗳T采用Dg10規(guī)格塞門，電空閥采用性能可靠的TFK1B型兩位三通電空閥，調(diào)壓閥采用QTY15調(diào)壓閥，單向閥、雙向止回閥均采用目前停放制動(dòng)模塊用的配件即可。

圖3 HXD3機(jī)車停放制動(dòng)加改模塊實(shí)物圖

圖4 HXD3機(jī)車停放制動(dòng)加改模塊管路圖

圖5 加改停放制動(dòng)控制模塊接入管路圖

4.3 電路加改

制作電源控制模塊，輸入DC 110 V、機(jī)車速度信號(hào)兩個(gè)條件，輸出DC 110 V控制電源，控制加改模塊電空閥動(dòng)作。

4.4 裝置原理

（1）當(dāng)機(jī)車有速度（v≥5 km／h）時(shí)，向電源控制模塊同時(shí)輸入DC 110 V、機(jī)車速度信號(hào)兩個(gè)條件，模塊輸出DC 110 V控制電源，電空閥3得電動(dòng)作，溝通如下氣路：

調(diào)壓閥的整定值定為600 k Pa，即總風(fēng)調(diào)整為600 k Pa向停放制動(dòng)缸供風(fēng)，停放制動(dòng)緩解，同時(shí)風(fēng)壓進(jìn)入KP59，壓力開關(guān)動(dòng)作向微機(jī)輸入緩解信號(hào)，允許機(jī)車正常牽引。

因本裝置供風(fēng)通路的壓力調(diào)整為600 kPa，通向雙向止回閥的左側(cè)，將雙向止回閥柱塞半徑設(shè)為R，則止回閥左側(cè)的壓力F1為：F1＝P1×R2π＝600×R2π。

原B40模塊供風(fēng)通路的壓力調(diào)整為550 k Pa，通向雙向止回閥的右側(cè)，右側(cè)的壓力F2為：F2＝P2×R2π＝550×R2π。

雙向止回閥柱塞受力F的值為：

因F1＞F2，故雙向止回閥柱塞在力F的作用下可靠的處于右側(cè)，確保本加改裝置的供風(fēng)通路暢通。

（2）當(dāng)機(jī)車停放制動(dòng)模塊B40故障時(shí)，雙向止回閥右側(cè)（即B40.06）沒有風(fēng)壓，加改模塊向停放制動(dòng)缸可靠供風(fēng)，可確保機(jī)車安全牽引運(yùn)行。

（3）當(dāng)機(jī)車停車（無(wú)速度）時(shí)，電源控制模塊輸入DC 110 V、無(wú)機(jī)車速度信號(hào)，加改模塊不能輸出DC 110 V控制電源，電空閥3失電，下閥口關(guān)閉，切斷加改模塊的控制風(fēng)源，上閥口打開，溝通雙向止回閥右側(cè)到大氣的排風(fēng)通路，當(dāng)雙向止回閥右側(cè)的風(fēng)壓低于550 k Pa時(shí)（最終排到0），雙向止回閥柱塞在B40.06過來(lái)的風(fēng)壓作用下移向右側(cè)，溝通B40模塊向停放制動(dòng)缸的供風(fēng)通路，停放制動(dòng)缸的制動(dòng)、緩解仍由B40模塊控制。

（4）當(dāng)機(jī)車停放制動(dòng)模塊B40和加裝模塊同時(shí)故障（幾率很?。r(shí)，機(jī)車輸出牽引封鎖信號(hào)，此時(shí)司機(jī)只須將加改模塊的截?cái)嗳T4關(guān)閉，旁通塞門7打開，溝通如下供風(fēng)通路：

該供風(fēng)通路能確?？傦L(fēng)向停放制動(dòng)缸可靠供風(fēng)，使停放制動(dòng)緩解，同時(shí)風(fēng)壓進(jìn)入KP59，壓力開關(guān)動(dòng)作向微機(jī)輸入緩解信號(hào)，可保證機(jī)車安全運(yùn)行。

機(jī)車回機(jī)務(wù)段停車后，司機(jī)必須將加改模塊的塞門恢復(fù)至正常運(yùn)用位（即關(guān)閉旁通塞門7，開放截?cái)嗳T4），操作原停放制動(dòng)扳扭或手按B40模塊制動(dòng)柱塞實(shí)施機(jī)車停放制動(dòng)，確保機(jī)車停放安全。

5 技改方案的實(shí)施及效果

自2014年6月～2015年3月技改小組先后完成了方案的制定、施工圖紙的繪制、零部件的制作、選購(gòu)、模塊的制作、靜態(tài)調(diào)試、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，2015年先后選擇了運(yùn)用途中發(fā)生故障的HXD3 8047、HXD3 8031機(jī)車進(jìn)行改造，同時(shí)對(duì)原故障機(jī)車的停放制動(dòng)模塊沒有做任何檢修和更換部件，改造后試運(yùn)添乘2趟，機(jī)車運(yùn)用正常，之后機(jī)車運(yùn)用良好，原來(lái)停放制動(dòng)故障頻發(fā)的HXD3 8047、HXD3 8031機(jī)車，加改后杜絕了該故障的發(fā)生。

6 結(jié)束語(yǔ)

（1）制定機(jī)車停放制動(dòng)加改裝置的檢修范圍和檢修工藝，將其并入HXD3機(jī)車檢修范圍和工藝，結(jié)合各級(jí)修程，認(rèn)真檢查維護(hù)，確保加改裝置安裝緊固、作用良好。

（2）建議對(duì)故障率較高的HXD3型8000系列機(jī)車進(jìn)行全部加裝改造，確保機(jī)車安全運(yùn)用。

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

［2］ 張寶林，孫 景.HXD3大功率機(jī)車司機(jī)操作技術(shù)培訓(xùn)手冊(cè)［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2011.

［3］ HXD3型電力機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)總述［Z］.中國(guó)北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司，2009.

［4］ HXD3型機(jī)車管路原理圖［Z］.中國(guó)北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司，2006.

［5］ HXD3型機(jī)車管路原理圖［Z］.大同電力機(jī)車有限責(zé)任公司，2009.

Transformation Scheme and Suggestion of Preventing Parking Brake Malfunction for HXD3 Electric Locomotive

ZH AO Xiaohan
（Technique Center of Luoyang Locomotive Depot，Luoyang 471002 Henan，China）

This paper statistically analyzes the parking brake malfunction of HXD3 locomotive in use，discusses the fault reason and formulates the transformation scheme，which can eliminate the impact on transportation because of parking brake malfunction.

HXD3 locomotive；parking brake；application；analysis；technical innovation

U264.8

A

10.3969／j.issn.1008－7842.2016.06.18

1008－7842（2016）06－0072－04

*鄭州鐵路局科學(xué)研究開發(fā)計(jì)劃合同（2014J23）

2—）男，助理工程師（

2016－06－16）