大秦线组合列车制动阀切除的故障分析

高 磊

（太原铁路局 机务处，山西太原030013）

大秦线组合列车制动阀切除的故障分析

高 磊

（太原铁路局 机务处，山西太原030013）

对2013年1至7月份以来，大秦线重载运输发生的组合列车制动阀切除故障进行统计分析，查找共性原因，从制动阀切除原理入手，通过对组合列车同步操纵系统在数据、指令传输过程的分析，提出科学的解决方法和措施。

和谐型机车；重载运输；组合列车；同步操纵；制动阀切除

随着高科技的投入使用，新类型的机车故障、安全隐患也不断涌现。本文就是针对大秦线重载组合列车同步操纵系统投入使用后，发生的制动阀切除故障进行研究，分析原因，提出解决方案。

1 制动阀切除的概念

制动阀切除是指组合列车从控机车DP控制模式由于意外流量、通讯丢失或其他故障原因从正常模式进入到制动切除模式。制动阀切除是分布式动力系统的一种保护功能，目的在于保证从控单元在非正常情况下的空气制动功能。

从控单元在制动切除模式下，可以跟随主控机车执行所有牵引和电制动功能，但空气制动功能不受主控机车控制。此时从控单元的空气制动设置为本务，且具有单独空气制动和紧急空气制动控制权。

2 重载组合列车制动阀切除的危害

大秦线东起大同，西至秦皇岛，全长653 km，曲线半径一般地段800 m，困难地段400 m。线路纵断面为西高东低，连续长大下坡道118.4 km，重车方向线路最大－12‰下坡和4‰。由东向西线路从海拔1 100 m到650 m，重车方向呈一路下坡（图1）。重载组合列车在调速过程中，如果从控机车制动阀切除，无法响应主控机车制动或缓解指令，整列车车辆的制动或缓解只能靠主控机车通过列车管来传递制动波或缓解波，导致制动波或缓解波传播的时间加长，各车辆制动或缓解的不同时性将加剧，造成强烈的纵向动力作用。特别是在长大下坡区段，给运输生产带来了严重的安全隐患，主要表现在：

（1）组合列车的主控机车减压时只能是列车单边制动，延长制动距离，容易冒进信号。

（2）组合列车在长大下坡减压时容易造成整列车前堵后拥，发生中部机车脱轨事故。

（3）组合列车在长大下坡缓解时中部机车制动阀如果没有投入，乘务员再次减压由于制动力不足会出现放扬事故。

（4）组合列车通信信号丢失情况下，如遇紧急情况，不能实现同步紧急制动，容易造成列车脱轨事故。

3 故障的统计分类

（1）按照列车编组分类统计

大秦线日平均开行2万t约60列，1.5万t约11列，1万t约3列。2013年截止7月份，大秦线重载组合列车在运行过程中共发生中部机车制动阀切除故障252件。其中2万t列车发生195件，占总数的77.4%；1.5万t重载组合列车发生32件，占总数的12.7%；1万t组合列车发生25件，占总数的9.9%，具体情况见表1。

（2）按照发生区段分类统计

大秦线沿线地形复杂，大同—化稍营为盆地，化稍营以东多为山区，桥梁和隧道累计长67.2 km，地形和线路条件复杂，容易造成组合列车在运行中发生DP丢失，制动阀切除。

截止2013年7月份，发生制动阀切除按照发生区段分类见表2，可以看出，大秦线制动阀切除故障主要发生在大同站—茶坞站间，共发生207件，占总数的82.1%，其中主要集中在化稍营站—涿鹿站间，发生99件，占总数的39.3%；延庆站—茶坞站间，发生85件，占总数的33.7%。

（3）按照故障表现分类统计

截止2013年7月，制动阀切除故障主要表现在意外流量240件，占总数的95.2%；机车总风压力低12件、占4.8%；其中意外流量由于通信良好，从控机车减压指令滞后81件，占32.1%；G网和RDTE转换138件，占54.8%；G网数据会议异常中断20件，占7.9%；OCU注册失败1件，占0.4%，具体情况见表3。

4 制动阀切除原因分析

分布式机车控制系统通讯过程见图2。主控机车CCU（中央控制单元）将采集的机车控制数据通过MIPM（中央集成处理模块）传输给CPM（通信处理模块），CPM将数据处理后传输给OCU（GSM-R车载通信单元），OCU通过GSM-R无线网络将机车控制数据传输给从控机车OCU，从控机车再按照OCU、CPM、MIPM、CCU的顺序进行数据传输，最后从控机车通过CCU实现对机车的控制。

4.1 意外流量造成制动阀切除

通过大秦线DP组合列车制动阀切除故障分类表3可以看出，从控机车发生制动切除主要集中在“意外流量”，意外流量是指主控机车减压时，主控向从控发送减压命令，但因某种异常从控机车未收到减压命令，6 s以后，制动波到达从控机车，从控机车检测到意外流量，将制动阀切除。在排除流量传感器本身故障原因的情况下，其他因素主要集中在以下几个方面：

（1）G网通讯正常，列车在减压调速过程中，从控机车减压指令滞后，检测到意外流量，造成制动阀切除。主要原因一方面是由于机车在运行中，注册的GSM-R网络需要在不同信号基站间进行切换，切换过程中数据传输会中断400 ms左右，如果在主控机车发出减压指令的同时，GSM-R网络正处于切换状态，就会造成主控机车的减压指令数据丢失。另一方面是分布式机车控制系统的指令重发机制不够健全，数据收发和交互确认不完善。主控机车对从控机车是否收到指令数据在逻辑判断上存在缺陷，导致从控机车在未接收到减压指令的情况下，检测到意外流量波动，进入制动切除模式。

（2）列车正常运行中，GSM-R网络与RDTE频繁切换。主要原因是列车运行区段的GSM-R网络质量差，通信路径由G网自动转为RDTE，但由于RDTE受距离、地形限制信号不稳定，造成通讯丢失，进而从控机车检测到意外流量，进入制动切除模式。通过表3可以看出，大秦线制动阀切除故障主要发生在化稍营站—涿鹿站（129＋0.020～182＋0.674 km）、延庆站—茶坞站（262＋0.514～327＋0.295 km）间，其中又在K142、K157、K209、K288地段更为集中。

（3）G网数据会议异常中断或OCU发出“注册失败”。主要原因也是GSM-R网络质量差，GSM-R网络频繁进行基站切换、与RDTE通信路径的切换，造成通讯丢失。根据现场检查情况还发现存在小部分OCU设备MT模块射频和天馈系统指标不达标，致G网信号衰减。

4.2 总风压力低造成制动阀切除

总风压力低造成制动阀切除发生12件。基本上都是发生在机车断电、故障长时间停留的情况下，机车总风低于600 k Pa，系统保护功能切除制动阀。

5 采取的针对性措施

（1）优化重载组合列车操纵

湖东电力机务段在重载组合列车的操纵上进行优化，列车运行在K142、K157、K209、K288区段时，尽量不进行减压操作。

（2）升级系统软件，修复存在缺陷

GE公司对分布式机车控制系统的指令传输软件进行重新验证，彻底解决指令重发机制不够健全，数据收发和交互确认不完善的问题。

（3）建立检查机制，更换不达标设备

设备部门加强现场管理，建立日常检查机制，开展设备平推检查，对性能指标不过关的OCU设备及时进行更换。

（4）优化区段GSM-R网络信号

针对制动阀切除较频繁的化稍营—涿鹿，延庆—茶坞区段，设备部门对基站硬件设备进行优化，在大秦线隧道内使用分布式基站替换直放站，彻底解决原有直放站覆盖能力弱、延时大、外部干扰大的缺点。

（5）强化重载列车在发生制动阀切除后的应急处置

一方面铁路局从优化操纵、升级软件等从技术手段方面减少发生重载组合列车制动阀故障。另一方面突出了对重载组合列车非正常处置的强化。乘务员在列车发生制动阀切除后，必须立即停车检查，确认机车制动阀、DP连接等状态，在确认机车各部正常，中部机车制动阀正常投入的情况，才能继续运行。因采取措施得当，截止2013年7月份，大秦线重载组合列车没有发生一起因制动阀切除引发的事故。

6 取得的实际效果

针对大秦线重载组合列车发生制动阀切除故障的实际情况。从2013年4月以来，太原铁路局组织GE公司、北京交通大学等相关单位成立攻关组，取得了实际效果。

2013全年大秦线重载组合列车发生制动阀切除332件。4月份攻关前发生181件，攻关后发生151件。制动阀切除发生日均件数由攻关前的日均1.6件，减少到0.6件，减少了62.5%。制动阀切除故障得到了有效的控制。

［1］ 张曙光.HXD1型电力机车［M］.北京：中国铁道出版社，2009.

Fault Analysis of Brake Valve Excision for Combined Train of Daqin Railway Line

GAO Lei
（Taiyuan Locomotive Depot，Taiyuan Railway Bureau，Taiyuan 030013 Shanxi，China）

This paper makes statistical analysis for the brake valve excision failures of Daqin heavy haul combined train since January to July 2013，and finds the common reasons.Starting from the principle of brake valve excision，through analysis of the data and command transmission process of the combined train locotrol system，this paper also proposes the scientific and realistic solutions and countermeasures.

HX-type Locomotive；heavy transport；combined train；locotrol；brake valve excision

U260.35

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.05.25

1008－7842（2014）05－0094－03

�）男，工程师（

2014－03－10）