探究电力机车空气制动系统的控制与故障诊断

摘 要：电力机车本身不带原动机，是靠接受接触网送来的电流作为能源，由牵引电动机驱动机车的车轮。电力机车具有功率大、热效率高、速度快、过载能力强和运行可靠等主要优点，而且不污染环境，特别适用于运输繁忙的铁路干线和隧道多，坡度大的山区铁路。空气制动系统作为电力机车中的核心部分，对系统的控制与故障诊断是确保机车安全运行的重要方式，文章通过分析了电力机车空气制动系统的结构原理，研究引发空气制动系统故障的主要因素，并提出了一些具体有效的诊断措施。

关键词：电力机车 空气动力系统 控制 故障诊断

中图分类号：U264 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（a）-0122-01

1 电力机车空气动力系统工作原理

DK-1型机车电空制动机主要由安装在司机室内的电空制动控制器和空气制动阀、安装在车体内部的电控制动屏、分配阀和紧急阀等组成。组成DK-1型机车电空制动机的主要部件，其相互关系在不同的工况下存在区别。

1.1 电空位

（1）控制全列车。

电空制动控制器→电空阀→均衡风缸→列车管压力

↗机车分配阀一，机车制动缸

↘车辆制动机

（2）控制机车。

空气制动阀→机车分配阀→机车制动缸

1.2 空气位

（1）控制全列车。

空气制动阀→均衡风缸→中继阀→列车管压力

↗机车分配阀→机车制动缸

↘车辆制动机

（2）控制机车。

空气制动阀→单缓机车

机车制动主要是通过压缩空气并借助制动装置机械实现对机车的车轮控制。具体的情况如下：机车的制动装置的组成包括安装于机车上的供风系统、自动制动阀、分装于机车与车辆上的制动机与基础制动装置，以及刹车管。在整个系统中充入压缩气体。而供风系统中包括有总风缸和空气压缩机，作用为整个系统供给压缩气体。在制动管减压的时候，副风缸内的压缩气体被空气分配阀作用到制动缸内，推动鞲鞴，经过基础的制动装置的杠杆作用，使得闸片紧压着制动盘，阻碍了车轮转动，轮轨之间的粘着力作用将会造成机车减速甚至停止运行。

2 机车空气制动系统中可能出现的故障

机车的空气制动系统由许多部件组成，这么多的部件在长期使用中都会不可避免的出现一些老化、损坏和故障现象，下面我们开始分析哪些故障可能会出现，以及如何对这些故障进行检测，

（1）因在动力机车上制动系统是通过机车管中的压缩气体作业来实现制动的。因此，第一步就是要确保机车管的通畅。但如何判断机车管是否通畅或是存在泄漏，其方法有：判定是否畅通可进行机车充风和排风来确定。（2）电空阀是空气管路系统中不可缺少的控制元件，它是通过电磁力来控制压缩空气管路的接通或切断，从而达到远距离控制气动装置电器。目前国产电力机车都统一装用螺管式电磁铁、立式安装的闭式电空阀。闭式电空阀是指电磁铁在无电状态下，主气阀口的状态是处于关闭位置。（3）机车的折角塞门非正常关闭，在电力机车中每两节车厢间的机车管是由折角塞门所连接的，在一般情况下，只有列车最后一节车厢的折角塞门是关闭的，其他地方都是导通，这样使机车管处于贯穿状态，才能够实现机车制动。（4）机车管接头松脱、泄漏。虽从简化角度出发可将机车管看做一个整体导管，可在实际中，机车管是由许多的管线连接起来的，因此这些管线之间连接密封性是不能够忽视的问题。（5）鞲鞴工作出现故障，致使闸片跟车轮出现抱闸，从而引发事故。具体的表现如下；径向孔堵塞，造成制动缸内的气体不能排除。制动缸的鞲鞴因制动缸生锈、缺油、缓解弹簧力太弱、鞲鞴杆弯曲或是杠杆与推杆卡死无法缩回以及弹簧折断，所引起的缓解不良；安定弹簧太强或太弱都会引起鞲鞴非正常位移，影响制动效果。（6）制动风缸在空气制动系统中起着非常重要的作用，通常情况下，风缸出现故障的可能性较小，可是也不能排除其出现故障的可能性。当电力机车空气制动系统出现故障时，排除机车管贯通、制动装置异常、泄漏的可能性后，可检查制动风缸。目前制动风缸所出现的问题大多是因作用、紧急风缸的隔板裂漏所引起的。这样就要求相关的风缸制造厂在制造过程中应保证风缸的隔板两侧焊接质量过关，同时进过水压试验才能够出厂。

3 电力机车空气制动系统的故障检测

3.1 机车尾部安全装置

电力机车控制盒指令主要是通过机车无线列车调度台发送到机车的尾部主机，由车尾的装置主机完成动作之后再向乘务员报告：与此同时机车尾部的装置主机在机车的运行中实时检测参数，及时向乘务员报告。其工作原理是检测机车的尾部空气压力指数，进而判断制动系统的工作是否正常。目前电力机车上所采用的列尾装置组还要型号有CP-3型，ZIF2000/2002型。这些列尾装置虽可以提高机车的安全运行，但在使用总依旧存在某些问题，例如在隧道或是山区的通信问题，多列以上机车之间相互干扰的问题等等，因此列尾装置功能与使用环境的局限这些方面还要进一步提高。

3.2 电空阀是经常发生故障的电气配件之一

故障电空阀解体后，首先用汽油清洗干净，然后用压缩空气吹扫。组装前需进行以下检查。

（1）仔细检查上、下阀芯口，注意阀芯口不得有碰伤、拉伤。阀芯口要平，不得有毛刺，不得有划痕，尤其是轴向划痕。否则在组装后会出现漏风现象。如发现阀芯口有拉伤或划痕，需车床将阀芯口车平后再进行组装。

（2）利用万用表测量线圈，若发现断路或短路，应及时更换新线圈或是进行复修。铁芯组装好之后，其端面不得超过端面。若不合适，进行适当调整

3.3 机车折关检测报警记录装置

依据机车管空气压力变化的检测判断折角塞门的状态。其原理是将整个机车管气路当做一个整体，机车在充风和排风时当车辆数固定，则与之对应的时间也不变，因此可由检测数据得到机车在充风与排风时折角塞门是否出现折关及折关的位置，此类装置有LZJC-1型，因机车管气路泄漏等情况使其建模的准确度存在影响，从而使装置检测精度受到影响。

3.4 机车制动的主管漏泄检测仪

相互作用形成超声波辐射。仪器记录了对超声波反应相对变化，当压缩气体泄漏的时候，会生成超声波信号。机车主管中的空气压力与孔隙严密性及物理特性决定了辐射脉冲强度。漏泄检测仪器的功能较为单一，只能够作为辅助仪器，因此它的发展空间较小。

电力机车的空气制动系统能否正常运行直接影响到机车的安全运行，当前在机车制动系统的领域所提出的一些理论跟实际的应用在一定的程度上预防了某些事故的发生，但想获得较为理想的成果，依旧有待在机车制动系统领域新理论的提出，并发展成熟运用，同时还依赖了相关硬件和软件支持。