浅谈SS4G型机车制动电阻柜烧损原因分析及改进建议

韩俊

摘 要：通过分析SS4G型机车制动电阻柜烧损的原因，提出了对制动通风机控制电路、乘务员操纵的改进建议。

关键词：SS4G型机车；制动电阻柜；烧损原因；时间继电器

中图分类号：U269.5 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.159

1 概述

神朔、朔黄线每年运输量的递增，对承担牵引任务的韶山4改机车的稳定性、可靠性、质量和速度提出了更高的要求，为此，保证制动系统的安全、可靠运行尤为重要。制动是机车运行的基本工作状态之一，当列车需要减速、停车或在长大下坡道上运行，需要限制列车速度时，都必须采取制动措施，控制机车的运行速度。尤其是朔黄线，当机车牵引重车由神池南站开行至黄骅港站时，一路都是长大下坡道，运输安全性的高低在很大程度上取决于机车制动性能的高低。神朔、朔黄线铁路运输的不断发展和行车速度的不断提高，对机车的制动性能也相应提出了更高的要求。

韶山4改机车的电气制动利用了电机的可逆性原理。在电气制动时，列车的惯性力带动牵引电动机，牵引电机做发电机运行，将列车动能转化为电能，输出制动电流的同时，在牵引电机轴上产生反转矩并作用于轮对，形成制动力，从而使列车减速或在下坡道上以一定的速度运行。如果将电气制动时产生的电能利用电阻使之转化为热能消耗掉，称之为“电阻制动”。使用电阻制动可以提高列车行车的安全性，速度越高，制动效果越明显，而且与制动时间无关，同时减少了机车闸瓦和车轮的磨耗，提高了列车下坡时的运行速度。

韶山4改机车的电阻制动主要由A，B两节共2个电子柜、4个制动电阻柜以及机车控制电路系统组成。当电子柜及机车控制电路系统出现故障时，均可以在现场处理。一旦制动电阻柜内的电阻带烧损，就必须进入检修库检修、更换，从而影响了机车的正常运用。

截至2015-05，由中铁三局第二运输段参与联合运输于神朔、朔黄线的37台韶山4改机车，不管是新接的、大修的，还是中修的韶山4改机车，其制动电阻柜电阻带烧损的现象依旧很多。这主要是由于自2002年开始在神朔、朔黄线开始运营韶山4改机车以来，随着每年运输任务的递增，由韶山4改机车改造的万吨列车开行，韶山4改机车一直处于满负荷运行。同时，也造成了韶山4改机车制动电阻柜电阻带烧损量一直居高不下，仅2013年一年，制动电阻柜电阻带烧损落修达10台次，更换烧损电阻带30片，每片电阻带3 300元，直接经济损失99 000元，其中还未计入人工成本费用。制动电阻柜的烧损还带来机车运行中机故、临修的增加，给第二运输段韶山4改机车的运行和检修带来很大的安全和质量隐患。另外，由于韶山4改机车的构造和制动电阻柜安装的位置，造成检修制动电阻柜的不便，每次检修都得入库动用天车吊下机车车顶防护盖才能拆卸检修，这就大大增加了机车临修停时，降低了机车的运行效率。

2 制动电阻柜烧损的原因分析

2.1 制动风机冷却时间不足

SS4G型机车电阻制动为加馈电阻制动，其特性为准恒速限流控制，采用4个轴流式制动风机冷却4个制动电阻柜。在电阻制动工况时，乘务员必须开启本节制一、制二和后节制一、制二轴流通风机，但是部分乘务员在使用完电阻制动后就立即停止制动风机的投入。此时，制动电阻带温度较高，而且强度降低，如果线路震动较大，制动电阻带（特别是电阻带焊接缝处）就容易断裂，最终造成制动电阻柜烧损。

2.2 使用电空联合制动频繁

随着神朔、朔黄线运输任务的不断增加，中铁三局第二运输段投入的SS4G型机车的使用率逐渐提高，牵引吨位一般为5676 t。随着SS4G型机车万吨改造的完成，牵引吨位由5 676 t上升为11 600 t。特别是朔黄线，牵引吨位大、坡度长，使用电空联合制动频繁。电制动力的提高对制动电阻柜内电阻带造成了一定程度的损害，比如制动电阻带强度降低，固定电阻带小瓷瓶破裂，小瓷瓶穿轴烧红、变软、弯曲，最终导致电阻带架框整体变形，造成短路。

2.3 电阻制动时通风系统堵塞

SS4G型机车电阻制动时通风系统易堵塞。每节机车的制动

柜通风系统有两个独立且完全相同的通风之路，即车底进风口→制动电阻轴流风机→制动电阻带→车顶百叶窗。由于神朔、朔黄线地处陕西、山西、河北交界处，沿线绿化较好，一到夏季柳絮满天飞，制动电阻轴流风机抽风时底部进风口容易被柳絮堵塞，造成电阻制动通风系统不畅，电阻带长时间发热，得不到良好的通风散热，造成电阻带烧损。

3 制动电阻柜烧损的改进建议

根据上述制动电阻柜烧损的原因分析，笔者提出以下改进建议。

3.1 制动风机冷却时间不足的改进措施

机车处于加馈电阻制动时，经位置转换开关转换到制动位，牵引电动机电枢与主极绕组脱离，与制动电阻串联，并且同一转向架的两台电动机电枢支路并联之后，与主整流器串联构成回路。此时，每节车4台电动机的主极绕组串联连接，经励磁接触器与励磁整流器构成回路，由主变压器励磁绕组供电。

在使用电阻制动时，要先启动制动风机冷却，电阻制动结束后适当延长关闭制动风机冷却时间，即在电阻制动结束后的一段时间内不关断制动风机电源，让其继续运转，吹去电阻带的余热，也就避免了制动风机关闭后，电阻柜余热过高，对部件尤其是对小瓷瓶及小瓷瓶穿轴的损害。为达到以上目的，笔者建议在对制动风机启动和断开的控制电路中加入一个制动风机延时时间继电器700KT。改造后的具体电路图如图1所示，图中虚线框内为改进后增加的部分。

在制动风机启动和断开控制回路中，并联一组常开接点的时间延时继电器700KT。700KT采用可以断电延时40 s以上的晶体管时间延时继电器。700KT供电电源由主司机控制器换向手柄置于“制动”位时，导线402、403、405有电，其中，导线405制动位需要电线提供。当按下“制动风机”按键，开关407SK，导线577经407SK、700KT、566KA、581QS和526KT使制动风机1和制动风机2的电源接触器209KM、210KM线圈依次得电，然后本节制一风机（5MA）、制二风机（6MA）和由N590线供电的后节制一风机（5MA）、制二风机（6MA）启动，从而实施电阻制动。当主司机控制器换向手柄离开“制动”位时，700KT失电延时40 s以上释放，使制动风机接触器继续得电一段时间，让冷却风机吹去电阻带的余热。

图1 改造后的具体电路图

3.2 电空联合制动频繁的改进措施

为了避免由于使用电空联合制动频繁，减少随电制动力的提高对电器部件造成的损害，特提出了SS4G型电力机车电阻制动的操作注意事项：①电阻制动试验时，机车制动缸压力应保持在100～150 kPa之间。②运行中，严禁使用电阻制动停车。③在机车速度未达到预控速度前，将调速手柄移到“制动”位；出现初制动电流后，稍停，再将手柄移至高于列车速度10 km/h的刻度上，然后再缓慢移至预控速度的刻度上。如果要继续降低速度，可将调速手柄缓慢下移，制动电流增幅不宜过高，待制动电流稳定或开始下降时，再向更低位置移动，使列车平稳降速，避免冲动。④退电阻制动时先退一半，稍停留后再回零，禁止直接回零。⑤电阻制动时，不允许超过最大额定电流。B组运行时，应特别注意电流表，以防过载。⑥使用电阻制动时，要防止滑行。在大电流、弯道、道岔等易发生空转的情况下，适当撒砂，必要时降低制动电流，配合使用空气制动。⑦停止使用电阻制动后，不得马上关闭制动风机。制动电阻必须保持足够的通风冷却时间，一般应在2 min以上。夏季，在隧道内运行时，可适当延长冷却时间。⑧当465QS置于切除位时，DK-1型制动机不具有实施电阻制动时自动解除机车制动缸压力的功能；配合使用空气制动与电阻制动时，应注意制动缸压力不得超过150 kPa。

3.3 电阻制动时通风系统堵塞的改进措施

为了避免SS4G型机车电阻制动时通风系统堵塞，检修人员在机车小辅修作业时，可对制动电阻轴流风机抽风时底部进风口和车顶百叶窗进行检查、吹扫清理；地勤运行保养人员定时在机车入折返段时对制动电阻轴流风机抽风时底部进风口和车顶百叶窗进行检查、吹扫清理，以此来确保SS4G型机车制动柜通风系统的畅通。

4 使用效果

综上所述，中铁三局第二运输段37台韶山4改机车已全部采用以上三项针对制动电阻柜烧损的改进建议。采取相应措施后，不仅保证了SS4G型机车电阻制动时制动电阻柜内电阻带的可靠冷却，延长了制动电阻柜内元件的使用寿命，而且达到了预期的机车质量目标，更体现了“改造方便、结构合理、使用安全简单”等特点，同时从客观上解决了因人为因素所造成的韶山4改机车制动电阻柜烧损问题。

5 结束语

本文主要从改进控制电路和操作注意事项两个方面分析、改进SS4G型机车制动电阻柜烧损问题，提高了SS4G型机车的制动性能，保证了机车安全、稳定、可靠运行，大大减少了因制动电阻柜烧损引起的机故、临修，提高了机车的上线运用率，为中铁三局第二运输段铁路运输带来了较好的经济效益。

参考文献

[1]张有松，朱成驹.韶山4型电力机车[M].北京：中国铁道出版社，1997.

[2]李春阳.电力机车通风方式探讨[J].机车电传动，2006（3）.

[3]华平.电力机车控制[M].北京：中国铁道出版社，2008.

〔编辑：刘晓芳〕