鄒志超,呂 梟,張維坤，侯化安,夏 軍,任向杰,孫 彬

(1.中國國家鐵路集團(tuán)有限公司 沈陽安監(jiān)特派辦，遼寧 沈陽110002；2.中車青島四方車輛研究所有限公司，山東 青島 266031)

制動系統(tǒng)是機(jī)車的重要組成部分之一，在保障鐵路運(yùn)輸安全、提高列車運(yùn)行速度、增強(qiáng)鐵路線路通過能力等方面起著至關(guān)重要的作用。制動系統(tǒng)的故障情況直接影響著機(jī)車的可用性，如何快速、高效地處理運(yùn)用故障成為制動系統(tǒng)運(yùn)用單位的頭等大事。JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)自2014年開始在HXD3C機(jī)車上批量運(yùn)用，隨著裝車數(shù)量的不斷增加和運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，對該系統(tǒng)故障處理方法和典型故障處理的總結(jié)HXD3C變得十分重要和迫切。

1 JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)

JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)采用微機(jī)控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)列車自動制動、機(jī)車單獨(dú)制動、空氣制動與動力制動聯(lián)鎖、斷鉤保護(hù)、列車充風(fēng)流量檢測、無動力回送、制動重聯(lián)和列車速度監(jiān)控配合等功能。系統(tǒng)具備單機(jī)自檢、故障診斷、數(shù)據(jù)記錄與存儲等智能化、信息化功能，具備MVB、CAN、RS485等網(wǎng)絡(luò)通信接口，通過網(wǎng)絡(luò)通信可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端制動重聯(lián)控制，適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)車制動機(jī)信息化和網(wǎng)絡(luò)控制的發(fā)展要求。

JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)(圖1)主要由制動顯示屏、制動控制器、指令轉(zhuǎn)換器、制動柜和緊急排風(fēng)閥等組成[1]。

圖1 JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

其中，制動顯示屏實(shí)時顯示制動控制系統(tǒng)的狀態(tài)信息，并具有模式設(shè)置、單機(jī)自檢和事件記錄等功能；制動控制器是制動控制系統(tǒng)的主要操作部件，通過指令轉(zhuǎn)換器采集其閘位信息后為制動柜提供自動制動和單獨(dú)制動等指令；制動柜執(zhí)行制動控制器、制動顯示屏或機(jī)車其他相關(guān)系統(tǒng)的指令，從而輸出制動控制系統(tǒng)各壓力；緊急排風(fēng)閥響應(yīng)列車管壓力的快速下降，快速打開列車管排風(fēng)口并大通量排出列車管內(nèi)壓縮空氣。

2 JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)故障處理流程

JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)不同于JZ-7型機(jī)車制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含電氣控制系統(tǒng)和機(jī)械氣路布設(shè)，配合各功能模塊閥部件，整個系統(tǒng)功能更加完善，組成更為復(fù)雜，因此故障原因分析相對更加困難。

隨著運(yùn)用需求的不斷提高，如何快速、高效地排查和處理故障顯得尤為重要。本文將從司乘人員應(yīng)急處理的故障等級劃分、技術(shù)人員現(xiàn)場操作的基本原則和故障原因分析的步驟參考3個方面總結(jié)故障事件的處理流程，可大大提高故障處理的效率。

2.1 故障等級劃分

JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，部件眾多，可能出現(xiàn)故障的影響程度不同。當(dāng)故障發(fā)生時，司乘人員需在機(jī)車可用性和安全性之間求得平衡，不可一視同仁：不必要的機(jī)車停用會造成運(yùn)用成本浪費(fèi)或者處理不及時會造成運(yùn)用安全事故。因此，根據(jù)影響程度大小，可從應(yīng)急處理的角度將JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)故障分為3級，以便于司乘人員合理處置。

2.1.1 A級故障

此類故障影響機(jī)車正常運(yùn)行，需立即停車處理，并檢查機(jī)車關(guān)鍵設(shè)備的狀態(tài)，諸如制動系統(tǒng)無法緩解或無法制動、制動系統(tǒng)異常緊急等。

2.1.2 B級故障

此類故障可能影響機(jī)車的正常運(yùn)行，需視故障時相關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)和外在運(yùn)用條件綜合判斷，諸如均衡常用電磁閥故障時系統(tǒng)可自動轉(zhuǎn)為冗余電磁閥工作，電子分配閥故障時系統(tǒng)可自動轉(zhuǎn)為機(jī)械分配閥工作，指令轉(zhuǎn)換器通信1故障時系統(tǒng)可自動轉(zhuǎn)為指令轉(zhuǎn)換器通信2獲取閘位信息等，當(dāng)上述備份模塊正常時可正常運(yùn)用至機(jī)車回段后處理，當(dāng)上述備份模塊同時出現(xiàn)故障時需立即停車處理。

2.1.3 C級故障

此類故障一般不影響機(jī)車的正常運(yùn)行，可觀察運(yùn)用或回段檢查，諸如TF板卡(數(shù)據(jù)記錄)故障時不影響制動系統(tǒng)的正常運(yùn)行，顯示屏通信異常時可借助司機(jī)室機(jī)械表獲取相關(guān)壓力值，不影響機(jī)車的正常運(yùn)行。

當(dāng)JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)發(fā)生故障時，司乘人員應(yīng)按照每個故障等級定義的要求采取相應(yīng)的措施，最大限度地保證機(jī)車的可用性和安全性。

2.2 處理原則

當(dāng)JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，相關(guān)技術(shù)人員在進(jìn)行故障處理前需經(jīng)過基本的操作培訓(xùn)，在進(jìn)行故障處理時應(yīng)遵循以下基本原則[2]。

2.2.1 安全性原則

任何技術(shù)人員在對JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)進(jìn)行故障處理時，都需要嚴(yán)格確保人員、設(shè)備和機(jī)車的安全，明確各運(yùn)用單位的安全操作要求；另外，故障處理需確保制動系統(tǒng)的安全性，保證交車后機(jī)車的安全運(yùn)行。

2.2.2 符合性原則

現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行故障處理時需嚴(yán)格按照諸如《故障處理指導(dǎo)書》等經(jīng)過審批的指導(dǎo)性文件的要求開展相關(guān)工作，并嚴(yán)格遵守各運(yùn)用單位的現(xiàn)場操作要求，做好記錄，做到每一步都有據(jù)可依、有跡可查。

2.2.3 經(jīng)濟(jì)性原則

在對JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)進(jìn)行故障處理時，在符合安全性和可用性的前提下，應(yīng)本著“先修后換”的原則進(jìn)行部件維護(hù)，首先考慮零部件的維修、保養(yǎng)，其次考慮整體換新，盡可能降低系統(tǒng)維修成本。

2.3 處理步驟

在對JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)進(jìn)行故障處理時，為了確保故障得到有效處理，促進(jìn)系統(tǒng)得到逐步優(yōu)化，相關(guān)處理人員需要做實(shí)故障處理過程的每一步，提高處理效率。

2.3.1 現(xiàn)場記錄

技術(shù)人員獲悉JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)在第一時間趕到現(xiàn)場并對現(xiàn)場故障工況進(jìn)行保護(hù)，如實(shí)獲取并記錄故障時刻前后制動系統(tǒng)的操作情況和故障現(xiàn)象，以及機(jī)車其他系統(tǒng)的相應(yīng)情況，并下載制動系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如有必要，可同步獲取其他系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

2.3.2 原因分析

在實(shí)際運(yùn)用過程中，根據(jù)故障發(fā)生的部件范圍和功能影響，可將JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)故障分為3類，包括：電氣控制故障、閥部件故障和機(jī)械管路故障，便于相關(guān)人員快速確定故障原因。

2.3.2.1電氣控制故障

JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)的模式轉(zhuǎn)換、邏輯運(yùn)算和信號采集等均由制動控制模塊實(shí)現(xiàn)，該模塊主要包含制動控制柜中的電子制動控制單元、控制電磁閥和壓力傳感器等電氣部件，以及指令轉(zhuǎn)換器和制動顯示屏。當(dāng)控制電路部件出現(xiàn)故障時，制動系統(tǒng)可能出現(xiàn)控制邏輯異常，最終導(dǎo)致制動功能紊亂，無法輸出正常的制動力。

根據(jù)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)典型電氣控制故障如表1所示。

表1 JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)典型電氣控制故障

2.3.2.2閥部件故障

JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)制動力的輸出主要依靠電磁閥、氣控閥、塞門、壓力開關(guān)、分配閥、減壓閥和單向閥等執(zhí)行部件，完成氣路壓力的最終輸出。一般來說，閥部件內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)較為精密，一旦出現(xiàn)故障，制動系統(tǒng)的某個模塊的輸出便會出現(xiàn)異常，最終會導(dǎo)致機(jī)車制動系統(tǒng)無法正常輸出列車管壓力或制動缸壓力。

根據(jù)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)典型閥部件故障如表2所示。

表2 JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)典型閥部件故障

2.3.2.3機(jī)械管路故障

為了適配不同閥部件的安裝接口，JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)制動柜中各閥部件直接或通過轉(zhuǎn)接板間接地安裝在主氣路板上，氣路轉(zhuǎn)換相對復(fù)雜，易出現(xiàn)制動管路不暢、堵塞或漏風(fēng)等問題。

根據(jù)運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)典型機(jī)械管路故障如表3所示。

表3 JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)典型機(jī)械管路故障

獲取現(xiàn)場故障信息后，技術(shù)人員應(yīng)快速識別故障類別，進(jìn)一步結(jié)合制動系統(tǒng)電氣原理、氣路原理和相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)有序、高效開展原因分析與研究。另外，可通過現(xiàn)場故障復(fù)現(xiàn)形式進(jìn)行驗(yàn)證，明確故障原因和處理措施，出具故障分析報告。

2.3.3 消除處理

技術(shù)人員根據(jù)故障分析結(jié)果和處理措施，遵循“先簡后繁”的原則，依據(jù)現(xiàn)場操作指導(dǎo)書等規(guī)范性指導(dǎo)文件對車上JZ-8型制動系統(tǒng)進(jìn)行故障消除處理，確保制動系統(tǒng)恢復(fù)正常，并做好各部件、連接器等的緊固與防松處理。

2.3.3.1試驗(yàn)與驗(yàn)證

當(dāng)故障消除后，針對整改部件需開展專項(xiàng)測試，確保整改部件各項(xiàng)性能指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求；另外，針對制動系統(tǒng)，需進(jìn)一步開展“五步閘”和例行試驗(yàn)等相關(guān)測試，確保制動系統(tǒng)的各項(xiàng)功能均符合要求。

2.3.3.2存檔與反饋

故障消除且測試通過后，需對故障處理全過程材料進(jìn)行梳理，復(fù)盤相關(guān)經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，并存檔作為組織過程資產(chǎn)，以備后續(xù)參考。另外，針對故障處理情況，還需向相關(guān)部門反饋。

3 典型故障處理

本節(jié)針對JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)幾個典型的故障處理進(jìn)行詳細(xì)說明。

3.1 制動顯示屏通信故障

制動顯示屏發(fā)生通信故障時，無法正常顯示系統(tǒng)各部件的實(shí)時壓力，但司乘人員可通過司機(jī)室的機(jī)械表觀察各部件壓力，不影響機(jī)車的正常運(yùn)行[3]，屬于C級故障，故障發(fā)生后可繼續(xù)運(yùn)行至機(jī)車回庫后交由相關(guān)技術(shù)人員處理。

技術(shù)人員應(yīng)首先記錄故障現(xiàn)場情況，確定顯示屏提示通信故障，且顯示屏中無法正常顯示制動系統(tǒng)各模塊實(shí)時壓力值。與此同時，下載制動系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

根據(jù)制動顯示屏工作原理和故障劃分種類可知，此故障屬于“電氣控制故障”，進(jìn)而參考前文表1所述內(nèi)容“通信異常的故障原因可能為：電氣連接器松動、縮針、斷針或接地不良，硬件故障或者軟件BUG”，結(jié)合制動顯示屏通信故障判據(jù)“制動顯示屏無法接收到制動控制單元中VB02A板卡的RS485通信數(shù)據(jù)”以及制動系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以明確故障時刻制動柜無法收到顯示屏的數(shù)據(jù)，最終得出制動顯示屏通信故障的可能原因?yàn)椋?/p>

(1) 顯示屏端故障。因顯示屏應(yīng)用軟件存在BUG，使程序運(yùn)行紊亂導(dǎo)致RS485通信無法正常建立，或者顯示屏硬件連接器異常。

(2) 通信線纜故障。因顯示屏端或者VB02A板卡端通信線纜連接器出現(xiàn)縮針、斷針或者接觸不良現(xiàn)象。

(3) 制動柜VB02A板卡端故障。因VB02A板卡軟件存在BUG，使程序運(yùn)行紊亂導(dǎo)致RS485通信無法正常建立，或者VB02A板卡硬件連接器出現(xiàn)問題。

結(jié)合上述分析結(jié)果，在保證安全和符合操作規(guī)程的前提下依次進(jìn)行故障消除：檢查制動顯示屏和VB02A板卡通信線纜兩端連接器是否異常，更新制動顯示屏程序，更新VB02A程序，更換制動顯示屏，更換VB02A板卡。

經(jīng)過故障消除可明確故障對象，如果是軟件原因，需進(jìn)一步排查軟件邏輯，確定故障原因后進(jìn)行軟件升級；如果是硬件原因，需將故障硬件返廠進(jìn)行拆解分析與排查，明確故障器件并制定相應(yīng)整改措施或更換元器件。

明確最終故障原因后梳理故障信息，編寫最終故障分析報告并制定后續(xù)整改措施和實(shí)施計(jì)劃，完成后續(xù)跟蹤與封閉。

3.2 空電聯(lián)鎖閥故障

空電聯(lián)鎖閥故障時，制動系統(tǒng)無法響應(yīng)TCMS系統(tǒng)下發(fā)的空電聯(lián)鎖指令，機(jī)車運(yùn)行時無法施加電制動，但空氣制動功能正常，不影響機(jī)車的正常運(yùn)行，屬于B級故障。

空電聯(lián)鎖閥的控制指令一路來源于MVB通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)的TCMS系統(tǒng)指令，另一路來源于硬線直接控制空電聯(lián)鎖電磁閥。當(dāng)制動系統(tǒng)檢測到空電聯(lián)鎖閥的狀態(tài)反饋與MVB指令不一致時，提示空電聯(lián)鎖閥故障。結(jié)合故障劃分種類可知，此故障屬于“電氣控制故障”或“閥部件故障”，進(jìn)而參考前文表1和表2所述內(nèi)容可以得出空電聯(lián)鎖閥故障的可能原因?yàn)椋?/p>

(1) MVB通信指令故障。因制動系統(tǒng)MVB接收板卡軟硬件故障、MVB網(wǎng)關(guān)故障或TCMS系統(tǒng)未正常下發(fā)空電聯(lián)鎖指令導(dǎo)致制動系統(tǒng)無法收到空電聯(lián)鎖通信指令。

(2) 硬線動作指令故障。因TCMS系統(tǒng)輸出硬線故障，導(dǎo)致空電聯(lián)鎖電磁閥無法正常響應(yīng)空電聯(lián)鎖動作指令。

(3) 空電聯(lián)鎖電磁閥卡滯，導(dǎo)致空電聯(lián)鎖閥無法正常動作。

結(jié)合上述分析結(jié)果，通過制動系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)回放可知故障時制動系統(tǒng)是否正常獲取空電聯(lián)鎖指令。在保證安全和符合操作規(guī)程的前提下依次進(jìn)行故障消除：當(dāng)制動系統(tǒng)未能正常獲取空電聯(lián)鎖指令時，檢查TCMS顯示屏空電聯(lián)鎖通信指令是否正常下發(fā)，檢查MVB網(wǎng)關(guān)功能是否正常，檢查TCMS空電聯(lián)鎖硬線指令是否正常，更新制動系統(tǒng)MVB板卡程序，更換MVB網(wǎng)關(guān)，更換MVB接收板卡；當(dāng)制動系統(tǒng)正常獲取空電聯(lián)鎖指令時，更換空電聯(lián)鎖電磁閥。

經(jīng)過故障消除可明確故障對象，并按照前文故障處理流程要求完成后續(xù)封閉。

3.3 制動系統(tǒng)誤起緊急故障

將制動控制器推向全制動位時制動系統(tǒng)誤起緊急故障，此時機(jī)車施加制動停車，不影響機(jī)車安全，但影響機(jī)車正常運(yùn)行，屬于A級故障。

技術(shù)人員應(yīng)首先記錄故障現(xiàn)場情況，確定機(jī)車制動系統(tǒng)施加緊急制動，與此同時下載制動系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

根據(jù)電氣原理、氣路原理和運(yùn)行數(shù)據(jù)分析可知，在未接收緊急制動指令時，當(dāng)緊急排風(fēng)閥檢測到列車管快速排風(fēng)時會施加斷鉤緊急。進(jìn)一步根據(jù)緊急排風(fēng)閥工作原理，列車管壓力下降時，由于排氣縮堵的流量限制，使局減室壓降速度小于控制室壓降速度，膜板兩側(cè)產(chǎn)生壓差，壓差達(dá)到一定值，緊急排風(fēng)閥動作。因此，此故障屬于“閥部件故障”或“機(jī)械管路故障”，參照前文表2和表3內(nèi)容可以得出故障可能原因?yàn)椋?/p>

(1) 緊急排風(fēng)閥靈敏度過高。當(dāng)緊急排風(fēng)閥的靈敏度設(shè)置過高時，制動控制器推全制動位后列車管排風(fēng)易引發(fā)斷鉤緊急，此類情況一般可在制動系統(tǒng)出廠檢測時進(jìn)行排查。

(2) 列車管漏風(fēng)。系統(tǒng)正常減壓時因列車管路泄漏導(dǎo)致列車管壓力快速下降，系統(tǒng)誤起斷鉤緊急。

結(jié)合上述分析結(jié)果，在保證安全和符合操作規(guī)程的前提下依次進(jìn)行故障消除：更換緊急排風(fēng)閥，排查列車管路泄漏點(diǎn)。

經(jīng)過故障消除可明確故障對象，并按照前文故障處理流程要求完成后續(xù)封閉。

4 結(jié)束語

結(jié)合多年運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，本文通過對JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)劃分故障等級，確定故障處理原則及步驟，可有效提升故障排查與處理的效率，降低系統(tǒng)檢修維護(hù)成本。

在實(shí)際運(yùn)用過程中，相關(guān)人員應(yīng)重視對機(jī)車制動系統(tǒng)電氣原理、氣路原理和部件結(jié)構(gòu)的研究與掌握，理論聯(lián)系實(shí)際，不斷積累運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化故障處理流程，面對故障時全面分析、逐步排查、及時恢復(fù)，確保機(jī)車的正常運(yùn)行。

另外，本文介紹的JZ-8型機(jī)車制動系統(tǒng)故障等級劃分方法、故障處理原則和步驟，以及典型的運(yùn)用故障處理過程，對于處理其他系統(tǒng)的同類問題也有一定的借鑒和參考意義。