HXD1B型机车主断路器活故障的原因分析及对策

周敏

(郑州铁路局 郑州机务段，河南郑州450053)

HXD1B型机车主断路器活故障的原因分析及对策

周敏

(郑州铁路局 郑州机务段，河南郑州450053)

主断路器是机车与接触网之间电气连通、分断的总开关，是机车上最重要的保护设备。在运用过程中一旦主断路器发生故障，很可能会导致发生行车设备故障。从主断路器工作、控制原理着手，结合实际过程中碰到的主断路器活故障分析了故障原因并提出了相应的对策。

主断路器;活故障;数据分析;计数器

主断路器是机车与接触网之间电气连通、分断的总开关，是机车上最重要的保护设备。在运用过程中一旦主断路器发生故障，很可能会导致发生行车设备故障。因此关于主断路器的活故障，尤其需要重视。

针对此类活故障的分析，普遍采用借助于机车的数据记录的方式，分析故障发生时的机车状态进而判断故障点。但是个别情况下，机车并没有相应的故障记录。因此有必要从主断路器工作、控制原理着手，找到故障分析方法，并提出相应的对策。按照此方法，对实际发生的机车主断路器活故障，进行了分析，并提出了相应的对策。

1 常见主断路器活故障

(1)主断路器闭合故障

在满足主断路器闭合条件的情况下，司机扳下主断路器闭合开关，发出主断路器闭合指令，但机车控制系统(CCU、TCU)没有收到主断路器闭合信号，经蓄电池复位后，故障消失。例如:

①441机车故障现象为在机车使用过程中，突然发生主断闭合故障，通过蓄电池复位后，故障消失;

②255、260机车故障现象为只在启机自检后，第1次合主断路器时，合不上主断路器。随后再合第2次，主断路器可以闭合，闭合故障消失。

(2)主断路器断开故障

司机扳下主断路器分断开关，发出主断路器分断指令，但机车控制系统没有收到主断路器分断信号，经蓄电池复位后故障消失。例如236机车故障现象为在机车使用过程中，突然发生主断断开故障，通过蓄电池复位后，故障消失。

(3)主断路器无故断开

机车正常运行过程中，司机未扳下主断路器分断开关，机车控制系统未发出主断路器分断指令，但主断路器自动断开。主断路器断开后，允许闭合而且没有相应的故障记录。例如:

461机车故障现象为在机车使用过程中，司机正常操纵牵引/制动手柄，机车主断路器自动跳开。机车回机务段试验，故障现象消失，且机车数据软件未报故障。

2 主断路器的工作原理

HXD1B型真空断路器控制单元原理图，如图1所示。结合真空断路器动作过程，其控制过程分析如下。

图1 HXD1B型真空断路器控制单元原理图

2.1 合闸过程

当正极电源进入电路板后，主断路器保持线圈、延时继电器同时得电，如果风压满足要求，则电路板上的MOS管导通，主断路器电磁阀线圈、计数器同时得电，电磁阀打开，同时计数器次数加1。压缩空气由储风缸通过电磁阀流入压力气缸，推动活塞向上运动，主动触头随之移动。经过500 ms后，主触头已经闭合，活塞也已经到达行程末端。此时延时继电器动作，其常闭触头断开，MOS管关断，电磁阀线圈随之失电，压力气缸内的空气排出，合闸过程结束。

2.2 分闸过程

当给出分闸指令后，控制电路板失电，保持线圈随之失电，活塞在弹簧力作用下(恢复弹簧、肘节机构等)移动，主触头打开，断路器分闸。

3 主断路器的控制原理

主断回路分为硬件环和软件环两个部分［1］，其中硬件环包括非常按钮(43-S10和43-S20)、钥匙箱塞门、布赫继电器3部分，软件环包括TCU和CCU允许。在所有合主断条件都满足的情况下，主断允许继电器(21-A11-K02)将会得电，闭合主断环。当闭合主断的条件都满足时，司机通过操作端主断扳钮，给出合主断命令，Compact I/O将读入司机指令，通过MVB传送至CCU，发出合主断申请。CCU综合判断后将发出合主断指令通过MVB至SKS3，输出接口A13B_06和A140_02将输出高电平闭合主断合继电器(21-A11-K01)，主断将闭合。其原理图如图2。

图2 主断控制原理图

4 故障排查

4.1 主断路器闭合、断开故障检查

在查找故障的过程中，发现目前的控制系统中，CCU以E131_15的状态来判断主断路器控制板是否得电，并予以记录。但是E131_15的信号来自主断路器闭合继电器线圈，而非主断路器电磁阀输入端，因此，E131_15并不能反映故障时主断路器电磁阀是否得电，也无法判断是主断路器本身故障，还是外部控制电路故障。

而通过主断路器工作原理分析，可以看出主断路器的电磁阀和计数器均来自同一电源，因此从计数器的读数变化，可以判断主断电磁阀是否得电。依据这种方法，我们在查找主断路器故障时

(1)要求检修人员每次试车时，先按照下面的格式，记录主断路器计数器数值A，例如:

车号255主断编号201001046时间5/16 9:00计数器数值236

(2)开始试车，并记录下闭合主断板键开关的次数B;

(3)发生故障后，再次按照上面的格式，记录主断路器计数器数值C;

(4)分析两次数值的差别，如果A+B=C，则说明发生故障时，主断路器电磁阀得电，但主断路器没有闭合，应为主断路器本身故障，如果A+B＞C，则说明发生故障时，主断电磁阀没有得电，应为外部控制电路故障。

利用这种方法，我们判断出441、255、260、236机车的主断路器本身存在故障，更换后未再发生该故障。后经厂家反映，这4台车是主断路器的电磁阀存在故障。此外，为了便于更好的排查机车故障，完善主断路器的软件保护，将发现的问题反馈给了生产厂家，请对方考虑在=92-X151.14的44号排插(主断路器电磁阀控制信号引入端)，引出一个信号至CCU，以监控主断路器电磁阀是否得电，完善机车控制系统。

4.2 主断路器无故断开故障检查

在查找461故障处的过程中，在A13B_06至主断路器硬件环出线分支点的连线上，串入了一个自动开关。待机车起动后提手柄时，断开自动开关，机车虽然会跳主断，但并不报故障。同样在主断路器电磁阀控制信号引入线上串入自动开关，按照上述方法试验，故障现象相同。

通过模拟故障，判定是主断路器的控制回路存在故障。在对硬件环的出现进行测量后，确定不存在虚接的现象。更换了CCU的输出模块(A13B_06、A140_02)，未再发生该故障。同时，可以看出在主断路器闭合后，主断路器控制回路如果发生故障，机车虽然会跳主断，但并不报故障。这应该是机车在软件保护方面的隐患。已建议生产厂家在数据分析系统中，增加相应故障代码，将该类故障纳入软件保护范畴。

5 结束语

在厂家未对机车软件升级前，建议读者在遇到主断路器断开故障时，能借鉴本文提到的方法查找故障，不要轻易放车，或者盲目更换主断路器，以致机车故障没有消除，仍带病运行，进而影响铁路运输安全。

［1］ 南车株洲电力机车有限公司.HXD1B型机车客户培训文件电器部分［Z］.株洲:南车株洲电力机车有限公司.2009.

Cause Analysis and Countermeasures of Live Faults of Main Circuit Breaker for HX_D1B Locomotives

ZHOU Min
(Zhengzhou Locomotive Depot，Zhengzhou Railway Bureau，Zhengzhou 450053 Henan，China)

Main circuit breaker is the main switch of electrical connectivity and disjunction between locomotives and catenary，and is the most important protective equipment of locomotives.Once the failure of main circuit breaker occurs，it is likely to lead to the running equipment fault.Based on the working and control theory of main circuit breaker and the live faults in the actual process，this paper analyzes the fault reason，and puts forward the corresponding countermeasures.

main circuit breaker;live fault;data analysis;counter

U269.6

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2015.01.19

1008－7842(2015)01－0085－02

)男，工程师(

2014－07－14)