劉蓉

（中國鐵路成都局集團(tuán)有限公司成都機(jī)務(wù)段，四川 成都 610000）

FXD3-J型動力車是CR200J型動力集中動車組中負(fù)責(zé)輸出牽引力的部分，該型動力車是在HXD3G型電力機(jī)車技術(shù)平臺上研制的新一代產(chǎn)品，其設(shè)計思路借鑒了HXD3系列客運(yùn)電力機(jī)車的應(yīng)用經(jīng)驗，整體按照模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、智能化以及可擴(kuò)展升級的方向進(jìn)行設(shè)計與制造。該型車在網(wǎng)側(cè)主回路上采用了雙受電弓和雙主斷路器冗余設(shè)計，雙套設(shè)備提高了動力車在線上運(yùn)行的可靠性。但該動力車的雙主斷路器冗余功能在氣路方面存在不足。

1 故障案例介紹

2020年2月28日，DJ7859次動車組在廣安南站始發(fā)時因動力車（FXD3J-0042）受電弓不能升起被迫請求救援，造成鐵路一般D21事故。動車組回庫后檢查，發(fā)現(xiàn)在使用輔助壓縮機(jī)給升弓風(fēng)缸泵風(fēng)時，風(fēng)缸風(fēng)壓最高只能到400kPa左右，無法達(dá)到受電弓最低升弓風(fēng)壓480kPa，最終造成受電弓因升弓風(fēng)缸壓力不足而無法升起。

經(jīng)過進(jìn)一步的排查，發(fā)現(xiàn)動力車的一臺主斷路器存在漏風(fēng)故障，導(dǎo)致升弓風(fēng)缸的風(fēng)通過故障主斷路器漏泄掉，造成風(fēng)缸風(fēng)壓一直升不上去。關(guān)閉主斷路器隔離塞門切斷主斷路器支路后，啟動輔助壓縮機(jī)給升弓風(fēng)缸泵風(fēng)，風(fēng)缸風(fēng)壓快速上升，最終達(dá)到輔助壓縮機(jī)自動停止的壓力值735kPa，輔助壓縮機(jī)停止后，給升弓命令受電弓能正常升起，但因主斷路器隔離塞門處于關(guān)閉狀態(tài)，動力車兩臺主斷路器的供風(fēng)氣路同時被切斷，主斷無法閉合，動力車還是不能正常運(yùn)行。

本案例暴露出FXD3-J型動力車兩臺真空主斷路器中任意一臺一旦發(fā)生漏風(fēng)故障，則會直接導(dǎo)致動力車停止工作，將嚴(yán)重影響旅客出行體驗。

2 22CBDP2型真空主斷路器介紹及工作原理

2.1 22CBDP2型真空主斷路器介紹

主斷路器是動力車網(wǎng)側(cè)高壓電路中的重要部件，是網(wǎng)側(cè)高壓電路與接觸網(wǎng)高壓電之間的總開關(guān)，在動力車受電弓升起后，負(fù)責(zé)連通和關(guān)斷接觸網(wǎng)高壓電，也是動力車上最重要的保護(hù)設(shè)備。當(dāng)動力車發(fā)生嚴(yán)重電氣故障時，主斷路器能快速切斷動力車與接觸網(wǎng)的供電連接，從而實現(xiàn)保護(hù)功能。FXD3-J型動力車在機(jī)械間網(wǎng)側(cè)柜內(nèi)裝有兩臺22CBDP2型真空主斷路器，如圖1所示。該型主斷路器以真空作為絕緣和滅弧介質(zhì)，利用真空狀態(tài)下的高絕緣強(qiáng)度和電弧擴(kuò)散能力形成的去游離作用進(jìn)行滅弧，主要由調(diào)壓閥、儲氣缸、電磁閥、壓力開關(guān)、轉(zhuǎn)換閥、驅(qū)動風(fēng)缸、恢復(fù)彈簧、絕緣驅(qū)動桿、真空包、動靜觸頭等部件組成。其結(jié)構(gòu)特點為：單斷口直立式，直動式氣缸傳動，電空控制，適用于干線交流25kV各類型電力機(jī)車。其額定電壓為30kV，額定電流為1000A，工作氣壓為450～1000kPa，控制電壓為110V。

圖1 22CBDP2型真空主斷路器

2.2 22CBDP2型主斷路器工作原理

22CBDP2型主斷路器工作原理見圖2。升弓風(fēng)缸的壓縮空氣先經(jīng)過主斷路器的調(diào)壓閥后進(jìn)入儲氣缸內(nèi)。閉合主斷路器時，電磁閥線圈得電產(chǎn)生電磁力，打開電磁閥內(nèi)部氣路，儲氣缸中的壓縮空氣一路經(jīng)電磁閥進(jìn)入轉(zhuǎn)換閥控制腔，打開轉(zhuǎn)換閥，導(dǎo)通儲氣缸與驅(qū)動風(fēng)缸間的氣路，另一路通過轉(zhuǎn)換閥送入主斷路器驅(qū)動風(fēng)缸，推動活塞壓縮恢復(fù)彈簧直到主觸頭連接并壓緊，動力車高壓電路接通。斷開主斷路器時，電磁閥線圈失電，電磁閥和轉(zhuǎn)換閥均在彈簧自身恢復(fù)力作用下復(fù)位，將驅(qū)動風(fēng)缸與大氣連通，風(fēng)缸內(nèi)的壓縮空氣通過轉(zhuǎn)換閥和電磁閥排向大氣，恢復(fù)彈簧恢復(fù)力使活塞回到底部位置，主觸頭斷開，斷路器分?jǐn)唷?/p>

圖2 22CBDP1型真空主斷路器工作原理

根據(jù)主斷路器的工作原理可知，如果調(diào)壓閥、儲氣缸和電磁閥任一部件發(fā)生故障時均有可能造成主斷路器漏風(fēng)故障。

3 FXD3-J型動力車主斷路器氣路分析

FXD3-J型動力車主斷路器氣路原理圖如圖3所示，升弓風(fēng)缸內(nèi)存儲的壓縮空氣經(jīng)過升弓風(fēng)缸隔離塞門.13后分為兩路，其中一路壓縮空氣經(jīng)過主斷截斷塞門.14后直接到兩臺主斷路器，另一路壓縮空氣經(jīng)受電弓隔離塞門U99后到兩臺受電弓。從圖3可知，兩臺主斷路器是并聯(lián)在一起的，兩者之間未設(shè)獨立的隔離塞門，如果一臺主斷路器發(fā)生漏風(fēng)故障，則不能單獨切除，當(dāng)動力車的其任一主斷路器發(fā)生漏風(fēng)故障時就無法實現(xiàn)雙主斷路器冗余功能，因此雙主斷路器的供風(fēng)氣路設(shè)計存在不足。

圖3 FXD3-J型動力車主斷路器氣路原理圖

4 改進(jìn)措施

通過前文分析可知，F(xiàn)XD3-J型動力車雙套主斷路器冗余功能存在不足的原因是在氣路上不能實現(xiàn)兩臺主斷路器單獨隔離的功能。據(jù)此，可在兩臺主斷路器氣路的前端分別增加一個隔離塞門即可，改進(jìn)后的氣路圖如圖4所示。

圖4 改進(jìn)后FXD3-J型動力車主斷路器氣路原理圖

5 結(jié)語

通過對FXD3-J型動力車主空斷路器氣路原理圖進(jìn)行分析，指出了雙主斷路器氣路存在冗余故障。結(jié)合故障案例從FXD3-J型動力車雙主空斷路器冗余功能出發(fā)，對雙主斷路器氣路提出優(yōu)化措施。通過優(yōu)化，成功解決了雙主斷路器氣路冗余故障，使兩臺主斷路器在電路和氣路上都能單獨隔離，真正實現(xiàn)了雙主斷路器的冗余功能，進(jìn)一步提高了動車組運(yùn)用質(zhì)量的穩(wěn)定性。