邢遠(yuǎn)方 李向斌

摘要：內(nèi)燃機(jī)車以柴油為驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有效控制，使內(nèi)燃機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行，在確保機(jī)車安全穩(wěn)定運(yùn)行中，需考量提升電氣系統(tǒng)運(yùn)行成效，受各類因素影響，內(nèi)燃機(jī)車在運(yùn)行進(jìn)程中電氣系統(tǒng)頻頻發(fā)生故障，難以確保機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行。所以需對(duì)其電氣系統(tǒng)加以重視，將其存在各類安全隱患遏制于搖籃中，為電氣系統(tǒng)可靠運(yùn)行做以支撐。本文主要以GCY450型內(nèi)燃機(jī)車為核心，闡述其電氣系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容，分析電氣系統(tǒng)常見的故障，且根據(jù)實(shí)際狀況，給予針對(duì)性改善措施，力爭(zhēng)為內(nèi)燃機(jī)車提供檢修參考。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī)車;電氣系統(tǒng);故障分析;優(yōu)化策略

中圖分類號(hào)：U269.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）02-0146-02

0? 引言

GCY450型內(nèi)燃機(jī)車構(gòu)成系統(tǒng)繁多復(fù)雜，主要涉及傳動(dòng)、電氣、制動(dòng)、冷卻等，其動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)使用美國(guó)生產(chǎn)卡特彼勒C18電控噴射柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配套，通過液力傳動(dòng)形式，不僅滿足無級(jí)變速要求，而且實(shí)現(xiàn)液力換向，整車自身功率大，調(diào)車牽引能力強(qiáng)，操作及維修較為簡(jiǎn)便，被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域，譬如地鐵列車、運(yùn)輸車輛、調(diào)車等。但隨著該內(nèi)燃機(jī)車不斷推廣及應(yīng)用，其電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障占比約70%，給內(nèi)燃機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重影響，所以為減少電氣系統(tǒng)故障發(fā)生，為機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行做以支撐，提出針對(duì)性優(yōu)化電氣系統(tǒng)策略刻不容緩。

1? GCY450型內(nèi)燃機(jī)車及電氣系統(tǒng)概述

1.1 GCY450型內(nèi)燃機(jī)車介紹

GCY450型內(nèi)燃機(jī)車主要以液壓實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)包含器件繁多，不僅包含柴油機(jī)、變扭器、萬向軸，而且涵蓋雙級(jí)齒輪箱、前單級(jí)齒輪箱等，此類裝置為運(yùn)行進(jìn)程中相互聯(lián)動(dòng)，進(jìn)一步形成機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)柴油機(jī)啟動(dòng)時(shí)，主要依靠自身攜帶的充電機(jī)，為蓄電池組及控制電路提供電源，且充電機(jī)自帶匹配的電壓調(diào)節(jié)板，可將電壓保持于穩(wěn)定范圍內(nèi)。同時(shí)，為確保電氣系統(tǒng)整體處于持續(xù)性運(yùn)行，電壓偏差有嚴(yán)格要求。空壓機(jī)選取為復(fù)盛TA120，主要在發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)運(yùn)作。

1.2 內(nèi)燃機(jī)車電氣控制系統(tǒng)

內(nèi)燃機(jī)車為核心驅(qū)動(dòng)力，車輪主要依靠傳動(dòng)裝置，可將大直徑隧道運(yùn)輸?shù)葐栴}解決，同時(shí)擁有液壓及轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)彎半徑較小，針對(duì)各類軌道均適用。通常閘瓦制動(dòng)為內(nèi)燃機(jī)車制動(dòng)核心模式，將液壓制動(dòng)及排氣制動(dòng)為輔助，常用電器控制系統(tǒng)包含微機(jī)系統(tǒng)及PLC系統(tǒng)。為確保機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行，需確保電氣各個(gè)部件質(zhì)量及功能，尤其為PLC為電氣系統(tǒng)核心，可切實(shí)提升機(jī)車運(yùn)行效率。GCY450型內(nèi)燃機(jī)車主要采用24V負(fù)極進(jìn)行搭鐵，且利用單線進(jìn)行供電控制。主要包含電源、照明及輔助裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、調(diào)速控制系統(tǒng)、換向換擋控制系統(tǒng)、儀表監(jiān)視等構(gòu)成，其中起動(dòng)機(jī)為自激勵(lì)磁式，主要功能為起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，蓄電池主要功能為機(jī)車起動(dòng)時(shí)給予強(qiáng)大電流[1]。

2? 電氣系統(tǒng)常見故障類型及特征

2.1 常見電氣故障類型

2.1.1 外圍電氣部件故障

GCY450型內(nèi)燃機(jī)車外圍器件涉及元件較多，譬如控制燈、照明燈、通訊裝置、傳感器、電磁閥、壓力開關(guān)、啟停開關(guān)等，此類器件為機(jī)車核心構(gòu)成，任何一個(gè)器件缺失或發(fā)生故障，均會(huì)造成內(nèi)燃機(jī)車無法正常運(yùn)行。其涉及元器件較多，受各類因素影響，出現(xiàn)故障現(xiàn)象較多，而現(xiàn)象的故障成因可能涉及多個(gè)方面，難以及時(shí)針對(duì)性判定，譬如照明指示燈不亮、喇叭聲音較小、風(fēng)扇異常、電磁閥出現(xiàn)錯(cuò)誤動(dòng)作、蓄電池虧電等各類現(xiàn)象，表1為電氣外圍常見的故障現(xiàn)象及成因[2]。

2.1.2 控制系統(tǒng)故障

GCY450型內(nèi)燃機(jī)車控制系統(tǒng)部件器件，主要以PLC系統(tǒng)為核心，不僅包含微機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制、發(fā)電機(jī)等器件，而且涉及漏電保護(hù)、繼電器保護(hù)、檔位轉(zhuǎn)換開關(guān)等元件。其故障主要有通訊異常、發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)、無法進(jìn)行換擋、檔位失靈等，主要現(xiàn)象及成因如表2[3]。

2.1.3 線路老化，致使通風(fēng)機(jī)燒損

根據(jù)研究調(diào)查表明，通風(fēng)機(jī)燒毀成因主要為勵(lì)磁線路短路，其運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，自身絕緣性較低，機(jī)車震動(dòng)狀況較大時(shí)，極易發(fā)生短路現(xiàn)象，最終造成通風(fēng)機(jī)燒毀。

2.2 故障特點(diǎn)

2.2.1 連鎖控制引發(fā)故障點(diǎn)較多

內(nèi)燃機(jī)車電氣系統(tǒng)一般出現(xiàn)異常，檢修人員憑借自身豐富經(jīng)驗(yàn)，可將其常見故障類型予以判定，但在找尋故障點(diǎn)進(jìn)程中，可顯著發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生類型較為相似，但其發(fā)生的機(jī)理及故障點(diǎn)存在較大差異，給檢修人員順利確定故障成因及具體位置造成干擾，其主要因內(nèi)燃機(jī)車系統(tǒng)控制相互聯(lián)動(dòng)，一個(gè)故障點(diǎn)引發(fā)連鎖反應(yīng)較多，使故障點(diǎn)成因及具體位置存在不確定性，無法短時(shí)間內(nèi)將其成因明確。

2.2.2 對(duì)作業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)及技能要求高

內(nèi)燃機(jī)車故障處理進(jìn)程中，自身控制體系繁多，且具有一定復(fù)雜性，給作業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)及技能提出較高的要求，一般要求維修人員滿足“復(fù)合型”，不僅需具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，而且需擁有豐富的檢修經(jīng)驗(yàn)，對(duì)各類故障核心點(diǎn)可予以準(zhǔn)確把握，特別為故障現(xiàn)象相似，且成因繁多的故障，更需維修人員具有較強(qiáng)的技能，才能短時(shí)間內(nèi)將故障點(diǎn)及成因進(jìn)行確定，確保內(nèi)燃機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行。通常一般需由兩名維修人員進(jìn)行高效配合，才能完成故障檢修工作，且必須持證上崗，禁止無證人員上崗。

2.2.3 修復(fù)時(shí)間要求高

內(nèi)燃機(jī)車核心功能主要包含兩方面：①在車輛段與基地內(nèi)進(jìn)行調(diào)車作業(yè);②車站、隧道內(nèi)、救援事故的列車，且為設(shè)備、物資等運(yùn)輸車輛予以牽引。其自身電氣設(shè)備若出現(xiàn)故障，對(duì)作業(yè)實(shí)施造成嚴(yán)重的影響，需確保短時(shí)間內(nèi)將其故障點(diǎn)及成因確定，對(duì)實(shí)施作業(yè)進(jìn)度不造成影響。

3? 電氣系統(tǒng)故障解決措施

3.1 外部電氣故障

與控制系統(tǒng)故障相較，外部電氣故障較為直觀，可通過簡(jiǎn)單的巡查及動(dòng)態(tài)性能測(cè)定，便可對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，主要通過專業(yè)人員感官經(jīng)驗(yàn)，判定故障存在點(diǎn)及成因，及時(shí)將其進(jìn)行有效處理，確保為內(nèi)燃機(jī)車穩(wěn)定運(yùn)行做以支撐。針對(duì)部分靜態(tài)巡視難以涉及的部位，可通過動(dòng)態(tài)性能測(cè)試實(shí)現(xiàn)，將電氣連鎖、電源等外部不利因素去除。外部故障主要強(qiáng)調(diào)將故障范圍縮小，將各個(gè)部件線路問題進(jìn)行解決。

3.2 故障系統(tǒng)故障

控制系統(tǒng)核心控制系統(tǒng)為PLC及微機(jī)系統(tǒng)，控制原理為將控制器輸入的模擬信號(hào)，通過相應(yīng)構(gòu)件傳輸至PLC系統(tǒng)內(nèi)，利用PLC系統(tǒng)將其信號(hào)進(jìn)行全方位檢測(cè)，且生成相應(yīng)的梯形圖邏輯程序關(guān)系，進(jìn)一步判定其是否滿足實(shí)際要求，最終從其自身輸出端口，給予相關(guān)的外部監(jiān)測(cè)設(shè)備電信號(hào)，以此驅(qū)動(dòng)相應(yīng)部件執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)機(jī)車起動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)故障通常將其劃分為兩部分，主要包含控制及執(zhí)行部分，故障檢查排除進(jìn)程中，首先需將PLC系統(tǒng)進(jìn)行檢查，判定其是否處于正常狀態(tài)，包含電源、輸出信號(hào)等是否處于正常;其次，檢測(cè)操作信號(hào)是否與相關(guān)要求匹配，主要包含檔位操作信號(hào)、重聯(lián)參數(shù)等;此外，還需將輸出端至發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)信號(hào)進(jìn)行逐一檢測(cè)，譬如啟動(dòng)信號(hào)、接收信號(hào)等;最后，全方位檢查制動(dòng)等系統(tǒng)干擾。主要將整個(gè)模塊劃分為各個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行全方位檢測(cè)，以此將故障存在范圍縮小，循序漸進(jìn)確定故障所在范圍[4]。

3.3 對(duì)線路進(jìn)行更換

對(duì)線路實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，可從兩方面進(jìn)行考量：①通過大型檢修將線路進(jìn)行更換;②日常檢修進(jìn)程中，將其隱患線路進(jìn)行處理。根據(jù)研究實(shí)踐表明，通過大型檢修將線路進(jìn)行更換，可將系統(tǒng)整體效率提升，需將液傳間、柴油機(jī)間、風(fēng)泵間等線路進(jìn)行全方位更換;而機(jī)車若運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，油泵電機(jī)難以滿足啟動(dòng)要求，極易造成機(jī)車啟動(dòng)困難，需將其供油泵電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，提升系統(tǒng)潤(rùn)滑能力，同時(shí)根據(jù)電機(jī)要求，在日常檢修中，將其相關(guān)聯(lián)的線路進(jìn)行變更，將線路老化造成的不利影響降至最低。

4? 電氣系統(tǒng)使用及維護(hù)

4.1 起動(dòng)電機(jī)的保養(yǎng)

日常運(yùn)行進(jìn)程中，需將電氣設(shè)備進(jìn)行定期清潔，且對(duì)其燈光、儀表等動(dòng)作進(jìn)行檢查。首先，起動(dòng)機(jī)使用之前，需將柴油機(jī)、起動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行全方位檢查;其次，正常狀況下，機(jī)車一次便可啟動(dòng)，若第一次未能成功起動(dòng)，兩次啟動(dòng)時(shí)間間隔需超過5分鐘，確保蓄電池完成反應(yīng)。禁止在柴油機(jī)未能停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)行第二次啟動(dòng)，避免將齒輪及齒圈間造成損傷。此外，若機(jī)車幾次后仍不能正常起動(dòng)，需邀請(qǐng)專業(yè)人員將其故障確定后，制定解決方案將其解決，方可進(jìn)行再次啟動(dòng);最后，抽調(diào)專業(yè)人員將其齒輪磨損狀況進(jìn)行定期檢查。

4.2 充電發(fā)電機(jī)的保養(yǎng)

柴油機(jī)自行配合充電發(fā)電機(jī)，需嚴(yán)格根據(jù)其指導(dǎo)說明書進(jìn)行維護(hù)及保養(yǎng)，禁止憑借自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行保養(yǎng)，主要涉及五個(gè)“可靠”，第一，確保發(fā)電機(jī)與蓄電池可靠的配合;第二，接線必須可靠，切勿將正、負(fù)極接反，損傷整流發(fā)電機(jī)與調(diào)節(jié)器;第三，確保皮帶張緊力可靠，因充電發(fā)電機(jī)主要依靠皮帶轉(zhuǎn)動(dòng);第四，確保發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行進(jìn)程中，溫度保持可靠范圍內(nèi);第五，發(fā)電機(jī)運(yùn)行進(jìn)程中，需確保發(fā)電機(jī)發(fā)電可靠性，禁止通過螺絲刀將正極與極殼連接，判定發(fā)電機(jī)是否發(fā)電，此種方式易損傷元件。

5? 結(jié)束語

當(dāng)前GCY450型內(nèi)燃機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)，主要使用C18型號(hào)，自身擁有較多優(yōu)點(diǎn)，將其作為核心對(duì)象，將其電氣系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行分析，且闡述電氣系統(tǒng)通常存在故障現(xiàn)象及成因，根據(jù)該類型的內(nèi)燃機(jī)車，提出各個(gè)部分故障優(yōu)化策略，使電氣系統(tǒng)得以穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)檢修人員短期內(nèi)找尋故障明確位置及成因，促進(jìn)生產(chǎn)作業(yè)安全、便捷、高效。

參考文獻(xiàn)：

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