HXD2型机车单缓故障研究及其改进措施

王 昊，高丽娜，郝 鹏

（1 大秦铁路股份有限公司 湖东电力机务段，山西大同037005； 2 太原铁路局 太原客运段，山西太原030012）

WANG Hao1，GAO Lina2，HAO Peng1

（1 Hudong Locomotive Depot，Daqin Railway Co.，Ltd.，Datong 037005 Shanxi，China；2 Taiyuan Passenger Depot，Taiyuan 030012 Shanxi，China）

HXD2型机车单缓故障研究及其改进措施

王 昊1，高丽娜2，郝 鹏1

（1 大秦铁路股份有限公司 湖东电力机务段，山西大同037005； 2 太原铁路局 太原客运段，山西太原030012）

HXD2型机车自投入运行以来经常发生空气制动阀（俗称：小闸）自动上闸和单缓故障，导致机车动轮过热，严重影响了大秦线的正常运输秩序和列车安全运行。现就HXD2型机车小闸自动上闸和单缓故障原因进行了研究，并提出了解决单缓故障问题的改进措施。

HXD2型机车；单缓；故障研究；改进措施

HXD2型机车作为大秦铁路2万t货物列车牵引的主型机车［1］，在运用过程中经常发生小闸自动上闸故障，时常造成机车车轮抱闸运行，动轮过热，严重危害行车安全。当机车处于弯道或道岔处时极易导致机车动轮脱轨。自该型机车投入运营以来因小闸自动上闸和单缓故障多次发生机破和机车折回，严重影响了大秦线的正常运输秩序和行车安全，给机务段带来了很大的经济损失。

1 问题的提出

1.1 故障统计

表1是2009年仅5～7月份部分典型的HXD2型机车运行中按压“单缓按钮BPL（D）F”仍上闸故障统计表。

1.2 解决单缓问题的必要性

针对上述HXD2型机车运行中按压“单缓按钮BPL（D）F”仍上闸这类故障，湖东电力机务段组织技术人员进行分析研究，发现故障机车普遍存在CC-BOG等微断路器跳出或者电机隔离等现象。若此时乘务员进行试闸，故障的转向架制动缸就会上闸，乘务员按照应急故障处理程序按压“单缓按钮BPL（D）F”，虽然“单缓按钮BPL（D）F”指示灯亮，但此时小闸仍然会自动上闸，列车将无法正常继续运行，只能在区间停车，将故障节的制动缸塞门切除，严重干扰大秦线的正常运输秩序。同时，由于乘务员业务素质参差不齐，在各种切除塞门云集的制动柜上进行制动缸切除作业极易导致作业错误，错误的切除塞门会导致故障扩大，甚至会导致发生机车热轴、切轴等严重危害安全运行的事故。因此，迫切需要对单缓控制回路实施技术改进，以确保在区间发生该类故障时机车可以维持运行，同时减少乘务员在区间进行非正常故障处理作业，减少风险因素，确保安全。

2 HXD2机车单缓控制原理（见图1）

HXD2型机车的单缓功能设计是机车运行速度大于3 km/h时，按压司机室大闸旁的“带灯的单缓按钮BPL（D）F”，通过按钮上的常开联锁，将＋110 V控制电通过2044D和2042D线送入机车输入输出控制单元RIOM1/RIOM2产生变量E_BTx_BPDF，机车控制系统在检测到变量E_BTx_BPDF为1后，系统使RIOM1/RIOM2产生控制变量S_BTx_BPLDF，RIOM1/RIOM2板载固态继电器得电吸合通过二极管输出＋110 V过P2042B线点亮单缓灯BPL（D）F，同时系统通过FIP网传送指令给TCU，使得TCU的S_BT_ VEQPCOM1和S_BT_VEQPCOM2固态继电器吸合，完成串接在VEx－Q（P－COM）F空气/电制动转换电磁阀得电回路中的相关电路闭合。VEx－Q（P－COM）F空气/电制动转换电磁阀得电，使得制动机小闸中继阀排大气，可以使制动缸缓解，防止运行中机车上闸；当机车运行速度小于、等于3 km/h时，系统自动使RIOM1/RIOM2产生控制变量S_BTx_BPLDF为0，单缓灯灭，“单缓按钮BPL（D）F”自动失效，机车可以正常上闸。

3 造成单缓故障的原因分析

经过系统分析研究，我们认为造成单缓故障的主要原因有两点：一是单元控制电路出现故障，二是系统设计缺陷不切合实际运用。

（1）电路故障

从图1 HXD2机车单缓电路原电路示意图可以看出，从CC-BOGx微断路器开始，2055线先通过TCU2的S_BT_VEQPCOM1和S_BT_VEQPCOM2固态继电器，然后再同样通过TCU1的S_BT_VEQPCOM1和S_BT_VEQPCOM2固态继电器，最后分别过M2055-1、中央端子排D61和P2055-1线最终送给VE1-Q（PCOM）F空气/电制动转换电磁阀1（这是第一转向架，第二转向架电路原理相同）。在这条电路中，由于振动经常会导致CC-BOGx微断路器非正常跳开造成短路，在电机1或电机2隔离时又会造成TCU1或TCU2的S_BT_VEQPCOM1和S_BT_VEQPCOM2固态继电器开路，再加上偶尔的接线松虚接、短路、破损都会造成VEx-Q（P-COM）F空气/电制动转换电磁阀失电，进而使小闸中继阀动作最终导致小闸制动缸上闸。

（2）系统设计问题

按照HXD2型机车的设计理念，在再生制动工况下，如果由于空转、或者电机隔离导致单个轮轴的制动力不足时，由系统控制使对应轮轴TCU的S_BT_ VEQPCOM1或S_BT_VEQPCOM2固态继电器释放，造成VEx-Q（P-COM）F空气/电制动转换电磁阀失电，进而使小闸上闸以补偿不足的电制力［2］，以获得较为平衡的各轮轴制动力。然而，在实际运用中发现，由于HXD2机车的防空转能力不足以及多发的电机隔离故障反而使得这一设计成为运用安全的不稳定因素，制约机车的运用。系统的设计问题使得小闸自动上闸的单缓类故障频发。

4 采取的改进措施

4.1 改进思路及方案

经分析研究发现最主要的原因是造成VE1-Q（P-COM）F或者VE2-Q（P-COM）F空气/电制动转换电磁阀1或者2失电，进而使小闸中继阀动作最终导致制动缸上闸。所以，我们的思路是对单缓控制回路实施技术改进，当按压“单缓按钮BPL（D）F”单缓有效即保证VEx-Q（P-COM）F空气/电制动转换电磁阀常得电，同时还要保证在紧急状态下机车能够自动施加单独小闸制动。根据这个思路，研究了改进方案，具体见图2，在“BPL（DP）带灯的单缓按钮”按压后，将P2042B线的110 V控制电过BP1-URG紧急制动按钮1和BP2-URG紧急制动按钮2的常闭联锁，然后再经过增加的Q-URG的中间继电器通过二极管直接送入VE1-Q（PCOM）F和VE2-Q（P-COM）F空气/电制动转换电磁阀1、2的接线端子D61和D63，使得在按压单缓按钮后VE1-Q（P-COM）F和VE2-Q（P-COM）F空气/电制动转换电磁阀1、2通过P2055-1线和P2055-3线常得电，从而避免了不必要的小闸自动上闸问题，同时，采取上述改进措施后并不影响司机单独实施小闸制动。同时由于在回路中串联了紧急回路的控制装置，还实现了两节内重联以及两台机车外重联的防自动上闸功能。

4.2 改进后的试验方法

为了保证改进后的质量，严格卡控改进作业，同时规范改进后的检查试验程序。测试程序如下：

（1）外观检查所有接线符合布线表。

（2）检查A节左重联插座4脚与B节左重联插座4脚连通。

（3）闭合机车电钥匙，合主断扳钮，按下单缓按钮BPL（D）F，检查继电器吸合，中央端子排D61（P2055-1）为110 V；D63（P2055-3）为110 V。

（4）连接E-train软件，模拟20 km/h机车速度，大闸实施100 kPa减压量，小闸自动上闸，按压单缓按钮BPL（D）F，单缓灯亮，机车小闸缓解。

（5）退出模拟速度模式，检查测试结束。

5 结束语

自2009年实施改进以来，截止到2013年湖东电力机务段HXD2型电力机车再没有发生因电机隔离、微断路器跳出或系统保护导致的小闸非正常自动上闸现象，杜绝了小闸非正常上闸导致的动轮过热现象。HXD2型机车单缓电路的改进，避免了因机车小闸非正常上闸而导致的经济损失，保证了运输生产的需要。同时，单缓电路的改进获得了湖东电力机务段合理化建议和铁路局合理化建议等奖励，受到了广大乘务员和机车维修作业人员的好评。

［1］ 王 昊.HXD2型机车空转故障分析及其对策［J］.电力机车与城轨车辆，2013，36（4）：88-89.

［2］ HXD2交流货运电力机车培训材料［Z］.大同：中国北车集团大同机车车辆有限公司，2007.

Independent Release Fault Analysis of HXD2 Locomotive and the Improvement Measures

Small brake failures often occurred since HXD2 locomotive was put into operation on DaQin railway line，which led to overheating of locomotive wheel，and seriously affected the normal transport order and train＇s safe operation of Daqin line.This paper discusses the reason of small break failure and provides the improvement measures.

HXD2 locomotive；independent release；fault analysis；improvement measures

WANG Hao1，GAO Lina2，HAO Peng1

（1 Hudong Locomotive Depot，Daqin Railway Co.，Ltd.，Datong 037005 Shanxi，China；2 Taiyuan Passenger Depot，Taiyuan 030012 Shanxi，China）

U266.1

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.05.16

1008－7842（2014）05－0066－03

�）男，工程师（

2013－12－19）