DF4C型机车逆向加载故障的原因分析及防止措施

王　龙

(1　中国铁道科学研究院研究生部， 北京 100081；2　济南铁路局　机务处， 山东济南 255001)



DF4C型机车逆向加载故障的原因分析及防止措施

王龙1,2

(1中国铁道科学研究院研究生部， 北京 100081；2济南铁路局机务处， 山东济南 255001)

通过对DF4C型机车的一起逆向加载故障分析，发现附挂机车的牵引电动机主触头粘连是故障的主要原因，并结合《机车操作规程》提出了相应的防范措施。

逆向加载； 轮箍驰缓； 轮箍磨耗； 交直电传动机车； 机车操作规程

通过对DF4C型机车故障分析，发现附挂机车的牵引电动机主触头粘连是故障的主要原因，下面就这一故障进行分析。

1　故障概况

2014年8月21日青岛机务段DF4C型4197号机车附挂青岛西-淄博间51104次列车。运行途中，车站接车人员发现机车走行部有火星，司机制动停车后检查未发现异状，继续运行发现机车不鸣笛。到达淄博站后，发生机车不加载，检查发现3C主触头粘连、换向器不换向。入库检查机车，左、右第3动轮轮箍踏面有严重剥离现象(如图1所示)，落轮进行检修。

图1　轮箍踏面剥离现象

2　原因分析

通过分析DF4C型机车主回路可以看出，3C主触头粘连造成第3电机与牵引主发电机的输出端形成闭合回路，使得3D在静止状态下处于电动机工况，具体电路如图2所示。

该机车在青岛西站与另外1台机车附挂在一起后，柴油机一直处于空载工况下；此时牵引主发电机由于剩磁存在,其输出端电压很低，输出电流I也很小，根据电动机电磁转矩公式：

图2　电路图

T=CT￠Ia

T为电动机电磁转矩；CT为电动机转矩常数；￠为 电动机每极磁通量；Ia为电动机电枢总电流，停车状态下与牵引主发电机输出电流I相等；

此时3D产生的电磁转矩T很小，不足以克服轮对与钢轨的黏着摩擦力，因此未产生明显故障现象。

列车启动后，虽然该机车处于附挂空载状态，但由于换向器手柄与机车附挂运行方向相反，3D在牵引主发电机输出电流I的作用下， 由停车时的电动机工况转为发电机工况，产生电流i。由于负载仅为3D与1ZL间的连接线且电流I和i方向一致， 3D的励磁电流Ia(其中：Ia=I+i)迅速增加(启动过程中能达到1 000 A以上)，电机对轮对的电磁转矩T迅速增加，当电磁转矩T大于轮对与钢轨的黏着摩擦力时，轮对转速下降。根据电动机电枢电动势公式：

Ea=Ce￠n

Ea为电动机电枢绕组电动势；Ce为电动机电动势常数；￠为电动机每极磁通量；n为电动机电枢转数；

轮对转速下降，使得电动机电枢转数n下降，电动机电枢绕组电动势Ea变小，3D输出电流及励磁电流Ia随之下降，电磁转矩T减小。当电磁转矩Tv小于轮对与钢轨的滑动摩擦力时，轮对转速上升，电动机电枢转数n上升，电动机电枢绕组电动势Ea变大，3D输出电流i及励磁电流Ia随之上升，电磁转矩T变大。如此往复变化数次，当制动力矩与轮对滑动摩擦力相等时，3D励磁电流(在正常天气下200～300 A) 与轮对转速稳定不变。此时,第3动轮较其他动轮转速低，使得该动轮处于滚动和滑行两种运动状态，与钢轨产生剧烈摩擦，造成轮箍踏面损伤。

另外，换向器HKF在失电不能自锁的情况下，由于机车运行中的振动，其换向手柄移动到中立位，断开了第3电机与牵引主发电机的回路，使得逆向加载故障现象消失，这也是途中发现机车不鸣笛的原因。

综上分析，造成本例逆向加载故障的直接原因是3C主触头粘连。另外，乘务员未能按照《机车操作规程》(铁运[2012]281号)第三十七条“内燃、电力机车在附挂运行中，换向器的方向应与列车运行方向相同”的规定作业，及时检查、确认换向器手柄方向，是发生本例逆向加载故障的另外一个原因。

3　防止措施及意义

逆向加载通常是因机车乘务员误操作司机控制器而造成的，俗称逆电操作。本例机车故障中，虽然机车乘务员对司机控制器未进行任何操作，但因3C主触头发生粘连故障，使得3D在机车附挂运行途中同样处于发电机工况，因此也属于逆向加载故障的一种。

在机车实际运用中，本例逆向加载故障不但具有极强的隐蔽性、不易被乘务员发现，而且对行车安全也构成极大的威胁。故障发生时，故障关系动轮与钢轨间的剧烈摩擦将造成轮箍磨耗加快，极易出现轮箍剥离现象，长时间运行还会造成轮箍驰缓，甚至造成列车颠覆事故的发生。

鉴于目前我国国产DF系列交直电传动机车的主回路电路原理具有相似性，该故障原因的存在具有极大的普遍性，因此在机车实际运用中应加强注意防范。

为防止机车附挂运行中逆向加载故障的发生，结合《机车操作规程》的规定，可采取以下措施：

(1)机车小辅修时，加强对电空接触器1-6C和换向器的检修，保证主触头接触密切，有足够的预紧力。

(2)机车运行途中，机车乘务员应利用机械间巡检时机，加强对电空接触器1-6C和换向器的日常动态检查；发现主触头有拉弧、烧损现象时，应及时报修、检查、处理。

(3)附挂机车始发前，乘务员要严格作业标准，将司机控制器换向手柄与附挂运行方向保持一致。可通过闭合机控、提主手柄，确认机车加载是否正常；否则应确认换向器的换向手柄是否与附挂运行方向一致，不一致时须进行人工转换。

(4)附挂机车途中运行，乘务员须保持控制器换向手柄与附挂运行方向保持一致，并加强对各牵引电机分流表显示的监视；发现个别牵引电机分流表上下波动异常时，应立即检查确认换向器的换向手柄是否与附挂运行方向一致，不一致时须及时停车处理。

(5)附挂机车途中发生逆向加载故障时，乘务员应在前方停车站重点检查动轮是否发生轮箍驰缓现象；遇逆向加载故障持续时间较长时，应在前方站停车或立即停车检查，避免因轮箍驰缓而发生列车脱轨、颠覆事故。

(6)加强附挂机车日常运用管理。一是将防止逆向加载故障的有关措施纳入到乘务员趟车作业标准；二是将逆向加载故障的原理知识作为机车乘务员的日常培训内容，使其充分了解故障的危害性，熟悉掌握防止故障发生的措施；三是附挂机车LKJ装置须全程运转、采用补机模式，并将始发前的加载确认作业列入LKJ记录文件日常检索的重要项点；四是重视附挂机车视频记录文件的检索工作，督促乘务员认真执行趟车作业标准，加强附挂运行途中对机车状态的监视。

上述措施规范和细化了附挂机车乘务员的作业标准和非正常行车作业流程，实践证明措施可靠有效，为附挂机车的行车安全提供了有力保障。

[1]陈纯北,等. 内燃机车运用典型故障案例分析[M].北京: 中国铁道出版社，2012.

[2]王龙,王志芳.防止DF4电传动内燃机车逆向加载的措施[J].铁道机车车辆工人, 2003,(7):4-7.Failure analysis and Countermeasures of the Reverse Loading for DF4CDiesel Locomotive

WANGLong1,2

(1Postgraduate Faculty of China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081,China; 2Locomotive Department of Jinan Railway Bureau, Jinan 255001 Shandong, China)

This paper analyzes a failure of the reverse loading for DF4Cdiesel locomotive, finds out main reason is the adhesion of traction electric's main contactor when the locomotive is running and suspended with others，and combining 《the locomotive operation procedures》， puts forward the corresponding preventive measures.

reverse loading; delays of wheel tyres; abrasion of wheel tyres; DC electric drive locomotive; the locomotive operation procedures

1008-7842 (2016) 04-0065-02

男，高级工程师(

2016-02-12)

U260.17+1

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.04.16