防止HXD3型电力机车停放制动误动作的改造方案及建议*

赵小汉

（郑州铁路局 洛阳机务段技术科，河南洛阳471002）

防止HXD3型电力机车停放制动误动作的改造方案及建议*

赵小汉

（郑州铁路局 洛阳机务段技术科，河南洛阳471002）

针对HXD3型机车在运用途中停放制动误动作进行统计分析，探讨故障发生的原因，制定加改方案，杜绝HXD3机车运用途中停放制动误动作对运输生产的干扰。

HXD3机车；停放制动；施加；分析；技改

1 问题的提出

洛阳机务段共配属HXD3型电力机车266台，自2012年3月开始HXD3型8000系列机车运行中停放制动自动施加故障频发，截止2014年底共发生停放制动自动施加故障217起，统计2012～2014年间HXD3型电力机车自动施加停放制动故障统计见表1。

表1 洛阳机务段2012～2014年HXD3机车不明原因施加停放制动故障统计表

按机车生产厂家统计，HXD3型电力机车不明原因自动施加停放制动故障情况见表2。

表2 HXD3机车不明原因施加停放制动故障按机车生产厂家统计表

从表中可以看出，2012～2014年时段内，郑州铁路局洛阳机务段HXD3型机车共发生停放制动自动施加故障217件，造成临修45件、机破4件、轮对严重擦伤5件，其中中车大同电力机车有限公司生产的HXD3型8000系列机车故障率最高。机车运行中发生该故障时，造成牵引封锁、进级无流，必须停车处理后才能正常牵引列车运行，严重干扰了运输秩序，危及机车安全运用。因此，调查故障现象，分析故障原因，制定必要的防范措施或改进方案，可有效遏制机车运行中停放制动故障发生，提高机车的安全运用效率。

2 原因分析

洛阳机务段配属的HXD3型机车266台中，中车大同电力机车有限公司生产机车41台、中车北京二七机车有限公司生产55台，中车大连机车车辆有限公司生产170台，3个厂家生产的HXD3型机车均装设停放制动模块（B40），其规格相同，气路板、各对应零部件规格、型号、生产厂家、操作方式完全相同。B40模块如图1所示，气路构成如图2所示。

图1 HXD3机车B40模块实物图

2.1 HXD3型机车停放制动装置的作用原理

停放制动模块有制动和缓解两种作用状态，它接受司机室停放制动扳扭的控制，该控制扳扭为自复式扳扭，有制动位、0位、缓解位3个位置，操作人员将其置于制动位时，制动电磁阀得电，松开扳扭后自动回复0位，模块保持制动位的工作状态；操作人员将其置于缓解位时，缓解电磁阀得电，松开手柄后自动回复0位，模块保持缓解位的工作状态，该模块的电磁阀是脉冲得电的。

B40模块上的脉动阀由缓解电磁阀、制动电磁阀和二位五通柱塞阀组成，其二位五通柱塞阀由阀体、阀套、柱塞组成，通路间的密封由装在柱塞及阀套上的橡胶密封圈来实施，当缓解电磁阀得电时，控制风源进入脉动阀柱塞左侧，推动柱塞右移，完成向停放制动缸充风通路的转换；当制动电磁阀得电时，控制风源进入脉动阀柱塞右侧，推动柱塞左移，完成切断停放制动缸充风同时沟通停放制动缸排放的通路转换。

图2 HXD3机车B40模块气路图

2.1.1 缓解作用

当操作人员将停放制动扳扭置于缓解位时，B40模块的脉动阀上的缓解电磁阀得电，脉动阀沟通如下通路：

当停放制动缸的压力上升到一定值时，停放制动开始缓解，松开扳扭后，脉动阀的缓解电磁阀失电，停放制动缸的充风通路理论上应一直保持充风的状态，即使停放制动缸及其管系有小的漏风，只要泄漏量不大于缩口风堵的充风量，且总风缸压力在正常运用范围，停放制动应一直保持在缓解状态；同时向压力开关KP59充风，当压力上升到一定值时，压力开关动作，司机室显示停放制动的红色指示灯熄灭。

2.1.2 制动作用

当操作人员将停放制动扳扭置于制动位时，制动电磁阀得电，脉动阀柱塞在风压作用下右移，切断单向阀到双向止回阀的通路，同时沟通停放制动缸到大气的排风通路，停放制动缸排风，当压力降到一定值时，停放制动施加，松开扳扭后，脉动阀的制动电磁阀失电，停放制动缸的排风通路理论上应一直保持排风状态，停放制动应一直保持在制动状态。同时压力开关KP59风压降低，当压力降到一定值时，压力开关动作，司机室显示停放制动的红色指示灯亮。

从HXD3机车停放制动装置的作用原理不难看出，停放制动自动施加的原因是停放制动缸的供风中断，当停放制动缸的压力低于一定值时，停放制动自动施加。

2.2 原因分析

从停放制动的作用原理可以判定，HXD3型机车停放制动自动施加的原因是停放制动缸的供风中断，原因分析如下：

2.2.1 结构原因

停放制动控制开关为3位置自复开关，开关置于缓解位或制动位松手后，开关自动恢复到零位，电磁阀失电，由于进风流量受到缩口风堵的限制，通流容量较小，电磁阀瞬时得电，其风压升高值能否将脉动阀柱塞推到相应位置，电磁阀失电后，脉动阀柱塞不受任何推力的束缚，仅靠柱塞O形圈与柱塞套间摩擦力使其保持原来的位置，随着机车运用时间的延长和停放制动操作次数的增多，柱塞上的O形圈弹性衰减，O形圈与柱塞套间的摩擦力减小，在机车运用中，受机车振动、摆动等因素的影响，脉动阀柱塞存在位置串动的可能，同时，存在因电磁阀内部阀杆不稳定、或内部密封不严、阀杆位置由缓解位移动到制动位隐患。

脉动阀为柱塞O形圈结构，进风、出风及排风通路之间靠阀套密封圈密封，由于受风源内部油污、柱塞频繁动作、密封圈变形等因素的影响，造成阀杆摩擦力下降，当机车出现较大冲动时，极易造成柱塞在套体内窜动，进而改变供风通路，停放风管排风，停放制动自动施加。

2.2.2 风路原因

停放制动模块由脉动阀、止回阀、缩口风堵等部件组成，缩口风堵异物堵塞或某部件卡滞，均会造成弹停风路系统供风中断，此时若故障处所下部风路漏风，必将导致停放制动自动作用。

2.2.3 电路原因

从停放制动的作用原理分析，制动电磁阀得电将导致停放制动缸排风，停放制动施加，在机车运用中，电磁阀是否受到电磁干扰得电或电路布线不规范导致串电，现场无法判断。分析认为HXD3型8000系列机车故障率高，回机务段后试验正常，不能排除厂方因制作工艺不当引起的电路方面原因。

3 制定对策

2012年4～6月郑州铁路局机务处主持召开了洛阳机务段弹停问题专题会议，研讨HXD3型8000系列机车运行中停放制动自动施加故障，先后制定了电磁阀改密封件方案、加大供风通路流量改造方案、B40模块缓解电磁阀常得电改造等技改方案，前2套方案加改后无效果，对41台HXD3型8000系列机车按第3套方案进行全部改造，故障有明显减少，但没有彻底解决，从表1可以看出，2013～2014年机车改造后，HXD3机车不明原因自动施加停放制动故障大幅度下降，但并未杜绝。因此，对HXD3机车不明原因上弹停问题开展攻关，在不改变HXD3机车原设计的基础上，制定了防止HXD3型电力机车运行中停放制动自动施加的技改方案。

4 制定技改方案

通过对HXD3机车不明原因施加弹停故障的调查、分析，经过反复研究和论证，按照不改变HXD3机车原设计的原则制定技术改造方案：机车有速度时增加控制气路充气进入停放制动缸，缓解停放制动，利用双向阀隔离原B40模块可能因双脉动阀等故障引发的机车故障。

4.1 制作新的停放制动加改模块

该装置由控制模块8、总风塞门1、截断塞门4、旁通塞门7、单向阀2、二位三通电空阀3、调压阀5、双向止回阀6及相关配管组成，（实物如图3所示，管路原理如图4所示）安装在制动柜的左上方。

4.2 风路加改方案

将原停放制动模块弹停塞门至停放制动缸的管路

在通往KP59前管路拆开，将本装置接入拆开的管路中（图5）。改造管路统一采用Dg10规格的风管，截断塞门采用Dg10规格塞门，电空阀采用性能可靠的TFK1B型两位三通电空阀，调压阀采用QTY15调压阀，单向阀、双向止回阀均采用目前停放制动模块用的配件即可。

图3 HXD3机车停放制动加改模块实物图

图4 HXD3机车停放制动加改模块管路图

图5 加改停放制动控制模块接入管路图

4.3 电路加改

制作电源控制模块，输入DC 110 V、机车速度信号两个条件，输出DC 110 V控制电源，控制加改模块电空阀动作。

4.4 装置原理

（1）当机车有速度（v≥5 km／h）时，向电源控制模块同时输入DC 110 V、机车速度信号两个条件，模块输出DC 110 V控制电源，电空阀3得电动作，沟通如下气路：

调压阀的整定值定为600 k Pa，即总风调整为600 k Pa向停放制动缸供风，停放制动缓解，同时风压进入KP59，压力开关动作向微机输入缓解信号，允许机车正常牵引。

因本装置供风通路的压力调整为600 kPa，通向双向止回阀的左侧，将双向止回阀柱塞半径设为R，则止回阀左侧的压力F1为：F1＝P1×R2π＝600×R2π。

原B40模块供风通路的压力调整为550 k Pa，通向双向止回阀的右侧，右侧的压力F2为：F2＝P2×R2π＝550×R2π。

双向止回阀柱塞受力F的值为：

因F1＞F2，故双向止回阀柱塞在力F的作用下可靠的处于右侧，确保本加改装置的供风通路畅通。

（2）当机车停放制动模块B40故障时，双向止回阀右侧（即B40.06）没有风压，加改模块向停放制动缸可靠供风，可确保机车安全牵引运行。

（3）当机车停车（无速度）时，电源控制模块输入DC 110 V、无机车速度信号，加改模块不能输出DC 110 V控制电源，电空阀3失电，下阀口关闭，切断加改模块的控制风源，上阀口打开，沟通双向止回阀右侧到大气的排风通路，当双向止回阀右侧的风压低于550 k Pa时（最终排到0），双向止回阀柱塞在B40.06过来的风压作用下移向右侧，沟通B40模块向停放制动缸的供风通路，停放制动缸的制动、缓解仍由B40模块控制。

（4）当机车停放制动模块B40和加装模块同时故障（几率很小）时，机车输出牵引封锁信号，此时司机只须将加改模块的截断塞门4关闭，旁通塞门7打开，沟通如下供风通路：

该供风通路能确保总风向停放制动缸可靠供风，使停放制动缓解，同时风压进入KP59，压力开关动作向微机输入缓解信号，可保证机车安全运行。

机车回机务段停车后，司机必须将加改模块的塞门恢复至正常运用位（即关闭旁通塞门7，开放截断塞门4），操作原停放制动扳扭或手按B40模块制动柱塞实施机车停放制动，确保机车停放安全。

5 技改方案的实施及效果

自2014年6月～2015年3月技改小组先后完成了方案的制定、施工图纸的绘制、零部件的制作、选购、模块的制作、静态调试、动态试验，2015年先后选择了运用途中发生故障的HXD3 8047、HXD3 8031机车进行改造，同时对原故障机车的停放制动模块没有做任何检修和更换部件，改造后试运添乘2趟，机车运用正常，之后机车运用良好，原来停放制动故障频发的HXD3 8047、HXD3 8031机车，加改后杜绝了该故障的发生。

6 结束语

（1）制定机车停放制动加改装置的检修范围和检修工艺，将其并入HXD3机车检修范围和工艺，结合各级修程，认真检查维护，确保加改装置安装紧固、作用良好。

（2）建议对故障率较高的HXD3型8000系列机车进行全部加装改造，确保机车安全运用。

［1］ 张曙光.HXD3型电力机车［M］.北京：中国铁道出版社，2009.

［2］ 张宝林，孙 景.HXD3大功率机车司机操作技术培训手册［M］.成都：西南交通大学出版社，2011.

［3］ HXD3型电力机车制动系统总述［Z］.中国北车集团大连机车车辆有限公司，2009.

［4］ HXD3型机车管路原理图［Z］.中国北车集团大连机车车辆有限公司，2006.

［5］ HXD3型机车管路原理图［Z］.大同电力机车有限责任公司，2009.

Transformation Scheme and Suggestion of Preventing Parking Brake Malfunction for HXD3 Electric Locomotive

ZH AO Xiaohan
（Technique Center of Luoyang Locomotive Depot，Luoyang 471002 Henan，China）

This paper statistically analyzes the parking brake malfunction of HXD3 locomotive in use，discusses the fault reason and formulates the transformation scheme，which can eliminate the impact on transportation because of parking brake malfunction.

HXD3 locomotive；parking brake；application；analysis；technical innovation

U264.8

A

10.3969／j.issn.1008－7842.2016.06.18

1008－7842（2016）06－0072－04

*郑州铁路局科学研究开发计划合同（2014J23）

2—）男，助理工程师（

2016－06－16）