梁永軍

（太原鐵路安全監(jiān)督管理辦公室機車車輛驗收室，山西 太原 030013）

1 問題的提出

和諧型電力機車所使用的DSA-200、TSG-15等型號受電弓均屬于氣囊弓，安裝有ADD自動降弓裝置，具有緊急情況下自動降弓、避免二次升弓等功能，能夠有效防止故障擴大化。但每年進入冬季后，特別是在北方地區(qū)最低氣溫達到零下20℃以下時，和諧型電力機車“自動降弓、升不起弓”等故障頻發(fā)，導(dǎo)致了大量的臨修、機破故障。該故障具有區(qū)域性、周期性，嚴重影響機車運用秩序。因此，找到冬季低溫條件下自動降弓、升不起弓的根本原因，提出應(yīng)對措施，成為亟待解決技術(shù)課題。

2 原因分析

2.1 自動降弓裝置的構(gòu)成

受電弓自動降弓裝置主要用于實現(xiàn)在滑板磨耗到限或折斷時的快速降弓功能，從而實現(xiàn)對弓、網(wǎng)兩方面的保護。主要由ADD閥、滑板管道、風管路、試驗閥、關(guān)閉閥等組成。其中，試驗閥可以模仿滑板控制氣路產(chǎn)生漏泄，關(guān)閉閥可以將滑板控制氣路切斷。如圖1所示。

圖1

2.2 ADD閥的工作原理

ADD閥通過彈簧、橡膠膜板將內(nèi)部上、下兩腔隔開，上腔與滑板控制風路連通，下腔與升弓裝置風路連通，當升弓回路充風時，壓縮空氣自下腔通過膜板縮孔進入上腔，由于結(jié)構(gòu)特點，膜板所受上腔壓力略大于下腔，外加彈簧壓力，使膜板保持壓緊狀態(tài)，即ADD閥保持關(guān)閉，氣囊動作機構(gòu)可正常升弓。若上腔存在較大漏泄（通過縮孔的補充量小于其漏泄量），且達到一定程度時，膜板兩側(cè)壓力不再平衡，ADD閥排氣口打開，升弓氣囊的壓力空氣快速排出。

ADD閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2

2.3 自動降弓或升弓故障的影響因素

由上文自動降弓裝置構(gòu)造以及ADD閥工作原理可知：自動降弓動作共分四種情況：一是當滑板磨耗到限時，控制管路產(chǎn)生漏泄，膜板所受上腔空氣壓力變小，ADD閥膜板動作，排氣口打開，自動降弓。二是當機車在運行中產(chǎn)生刮弓，滑板或弓頭斷裂導(dǎo)致自動降弓回路泄漏，自動降弓。三是當ADD閥膜板的縮孔被堵塞，出現(xiàn)堵塞較嚴重或堵死情形時，壓縮空氣無法經(jīng)過膜板縮孔進入上腔，則膜板向上動作，升弓回路的壓縮空氣經(jīng)排風口排出，產(chǎn)生自動降弓或升不起弓。四是當ADD閥膜板與下腔環(huán)口貼合不嚴密時，隨貼合程度分兩種情況，若漏泄嚴重時，則受電弓將自動降弓或升不起弓；若漏泄較輕時，則將一定程度上影響升弓時間（該升弓時間特指從閉合升弓按鈕至升弓到位的時間。一般地，該時間若大于25秒，則CCU報升弓故障，受電弓封鎖。）。

綜上所述：滑板氣路及相關(guān)風管路、膜板縮孔、ADD膜板的狀態(tài)是自動降弓裝置動作的主要影響因素。

2.4 原因分析

（1）低溫下膜板橡膠玻璃化以及變形。橡膠屬于完全無定型聚合物，其分子量很大，當溫度降低時，分子運動變緩直至停止，表現(xiàn)為脆性，一般稱之為玻璃化。在冬季低溫條件下，環(huán)溫在-40～-20℃之間時，ADD快排閥膜板的橡膠物質(zhì)會逐步產(chǎn)生玻璃化，失去高彈性，從而導(dǎo)致膜板與下腔環(huán)口貼合不嚴密，產(chǎn)生漏風。

在升弓回路中，升弓節(jié)流閥控制升弓時間，即控制著進入氣囊的充風速率。如果ADD快排閥膜板處漏風，則將影響受電弓氣囊的充風速率，將會延長充風時間，若升弓時間超過25秒時，則將機車CCU模塊將會發(fā)出升弓封鎖，自動降弓裝置故障指令；當漏風嚴重時，氣囊內(nèi)部無法建立最低升弓風壓，即受電弓無法升起。

如果在機車正常運用升弓狀態(tài)下，膜板處產(chǎn)生較大漏風，則反饋風壓值隨之降低，并反饋至CCU模塊，機車將會發(fā)出受電弓故障報警，自動降弓裝置故障的報警指令，升弓電磁閥斷開，氣囊壓力空氣快速排空，自動降弓動作。

（2）低溫下膜板縮孔堵塞。在冬季低溫條件下，如果升弓風源含有較多水分，則較為溫暖的壓縮空氣經(jīng)過ADD快排閥膜板的縮孔(D=0．8mm)時，將結(jié)冰凝固，從而堵塞膜板縮孔。如果堵塞較嚴重，則膜板向上動作，ADD閥動作，導(dǎo)致自動降弓或升不起弓。

3 整改措施

為避免冬季低溫條件下頻繁發(fā)生受電弓升不起、自動降弓故障，采取以下綜合措施。

（1）將關(guān)閉閥移設(shè)在氣囊與ADD閥之間的位置。原設(shè)計中，關(guān)閉閥位于ADD閥與滑板之間，如果ADD閥內(nèi)部膜板漏風，則不能通過關(guān)閉閥來消除自動降弓故障,也就是說原設(shè)計未考慮到ADD閥內(nèi)部膜板可能漏風這種故障隱患。通過關(guān)閉閥位置的前移，能夠完全解決這種設(shè)計缺陷。如圖3所示。

（2）適時的關(guān)閉某一架受電弓的關(guān)閉閥。在冬季低溫，特別是全天最低溫度在-15℃以下時，機車出庫前將操縱端自動降弓裝置的關(guān)閉閥置切除位，而非操縱節(jié)關(guān)閉閥至運行位。從而確保非操縱節(jié)ADD閥故障時，操縱節(jié)受電弓能夠可靠冗余。

圖3 關(guān)閉閥位置調(diào)整至氣囊與ADD閥之間示意圖

（3）調(diào)整CCU軟件對“升弓故障”的時間判定標準。目前，部分型號機車CCU軟件程序設(shè)定：從發(fā)出升弓指令至升弓到位的時間超出25s，則判定自動降弓裝置故障。因為延長升弓時間，并不會改變靜態(tài)接觸壓力，所以可以將該時間由25s調(diào)整至40s。這樣就能防止一部分受電弓因膜板處輕微漏風導(dǎo)致升弓速度慢而引發(fā)受電弓切除故障。

（4）入庫機車做好冬季打溫工作，確保控制風缸風壓充足，避免使用小壓縮機打風升弓。輔助壓縮機泵風系統(tǒng)無干燥過濾裝置，因此不可避免的導(dǎo)致壓縮空氣存在水分，存在低溫凝結(jié)冰凍問題，導(dǎo)致ADD閥膜板縮孔堵塞質(zhì)量隱患。

另外，機車出庫前，應(yīng)做好受電弓試驗檢查，確保兩節(jié)弓均良好，一端不良時禁止出庫；確保新購ADD閥膜板配件的源頭質(zhì)量等。

4 結(jié)語

在冬季低溫條件下，機車頻繁發(fā)生自動降弓故障的根源在于ADD閥內(nèi)部膜板隨溫度降低而發(fā)生玻璃化，導(dǎo)致膜板與ADD閥下腔排風口貼合不嚴，產(chǎn)生漏風。由于ADD閥安裝于車頂受電弓底架上，屬于高壓帶電部件，因此，不宜采用加裝防寒加熱裝置的解決措施。本文通過將關(guān)閉閥前移至氣囊與ADD閥之間的辦法，實現(xiàn)了關(guān)閉閥控制ADD閥供風氣路的功能，在冬季出庫前，適時的關(guān)閉某一架受電弓關(guān)閉閥，能夠確保機車受電弓冗余可靠，避免ADD閥膜板漏風導(dǎo)致的自動降弓故障。

[1]株洲九方電器設(shè)備有限公司．TSG15(8WL0 127-6YH69)型干線受電弓使用維護手冊[G]．株洲：株洲九方電器設(shè)備有限公司 ．2005．

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