HXD1C型电力机车空压机启动原理及故障分析方法

程 槟

（中国铁路南宁局集团公司 南宁机务段，工程师，广西 南宁 530001）

南宁局集团公司南宁机务段配属的HXD1C 型电力机车为南昆铁路主型货物牵引机车，该型机车上配置有两台螺杆式空压机，为机车和车辆制动系统提供稳定的压缩空气。空压机在使用过程中由于部件性能不良、网络通信不畅或乘务员操作不当等原因常常导致空压机启动失败，无法正常供风，严重影响列车正常运行。从故障机车回机务段检修来看，空压机启动故障多数为动态故障，无法通过常规手段判断故障原因。本文通过对HXD1C 机车空压机启动原理进行分析，理清控制逻辑条件，并利用prj7200 数据处理软件对机车控制系统事件记录进行解读，为查找空压机启动故障提供方法。

1 空压机启动原理

1.1 自动模式乘务员扳动机车操作台空压机合开关，当总风压力低于750 kpa且空压机处于可用状态时，制动系统P50空压机启停模块发出启动请求，满足条件后机车微机网络系统中MIO 输入/输出终端模块输出空压机闭合命令，此时远端空压机三相接触器闭合，空压机启动完成。当总风压力低于680 kpa 时，两台空压机同时启动，总风压力达到900 kpa时停止。

1.2 强泵模式乘务员扳动机车操作台空压机强泵开关，当空压机处于可用状态时，机车微机网络系统中MIO 输入/输出终端模块立刻输出空压机闭合命令，此时两台空压机应同时启动。

1.3 启动条件为了满足车列常用或大风量供风需求及确保空压机在良好的状态下启动，空压机顺利启动需要满足以下六个条件：一是有空压机启动请求指令；二是空压机跳闸开关处于闭合状态；三是空压机处于可用状态；四是P50 启停模块发出总风压力低请求信号；五是MI0 输入/输出终端发出空压机闭合命令；六是空压机三相接触器闭合。

1.4 启动控制电路机车控制系统能采集空压机启动条件信号并按照一定的逻辑关系输出控制指令，具体控制原理分析如下：

1）空压机启动请求指令。空压机启动请求指令由乘务员将司机室空压机扳键开关置于不同位置决定。当乘务员将I 端司机室空压机扳键开关置0 断开位时，机车控制系统中CIO 输入/输出终端内的DIM12 数字量输入模块采集到信号为E12_15=1 和E12_16=0（0,1 为二进制信号，其中1 表示高电平，0表示低电平），表示其在断开位；当乘务员将空压机扳键开关置合位时，DIM12 数字量输入模块采集信号为E12_15=0 和E12_16=0，表示其在合位；当乘务员将空压机扳键开关置强泵位时，DIM12 数字量输入模块采集信号为E12_15=0 和E12_16=1，表示其在强泵位。空压机启动请求电路及位置逻辑关系如图1所示。

图1 空压机启动请求电路及位置逻辑关系图

2）空压机跳闸开关处于闭合状态。机车正常运用时，低压柜中两个空压机跳闸开关=34-Q23 空压机1、=34-Q24 空压机2 应处于打开位，为空压机启动提供AC440 电源，闭合后其常开辅助联锁13-14接通，并将电信号反馈给MIO 输入/输出终端DXM33 模块，表示其处于闭合状态。空压机跳闸开关动作信号反馈电路如图2所示。

图2 空压机跳闸开关动作信号反馈

3）空压机处于可用状态。为了保证空压机电机在低负载下启动和在空压机润滑油充足、冷却良好下运行，在空压机上设置了能检测油气筒内部压力的压力开关PS 和能检测润滑油油温的温度开关TS。两个开关信号串联接入MIO 输入/输出终端，受微机网络监控，一旦空压机性能不良引发温度开关或压力开关动作，空压机将无法启动。空压机可用状态信号反馈电路如图3所示。

图3 空压机可用状态信号反馈

4）P50 启停模块发出总风压力低请求信号。当总风压力低于750 kpa 时，P50 启停模块中P50.72 压力开关动作，1-2点接通，电信号接入MIO输入/输出终端，机车发出单台压缩机启动请求，远端空压机启动，在总风压力达到900 kpa 时停止；当车列用风量大总风压力低于680 kpa 时，P50 启停模块中P50.75压力开关动作，1-3 点接通，机车发出双台压缩机启动请求，两端空压机同时启动。P50 启停模块控制关系如图4所示。

图4 P50启停模块控制关系

5）空压机闭合命令及空压机三相接触器闭合当满足以上4 个条件后，MIO 输入/输出终端中DXM33/DXM34 模块发出空压机闭合命令，空压机1/2 接触器线圈=34-k23/=34-k24 得电，连通三相交流电路，空压机完成启动。空压机接触器闭合及启动原理如图5所示。

图5 空压机接触器闭合及启动原理图

2 故障处理方法

Prj7200 软件是用于HXD1C 型电力机车上控制系统记录数据的下载、数据离线分析的专用软件，该软件以PC 机上的SQL 数据库为基础，建设prj7200软件的访问信息库，来完成对HXD1C 型电力机车的数据分析[1]。在机车上电后，可以通过ERM 事件记录模块或用以太网数据线在副司机操作台数据转储接口下载历史数据。

2.1 HXD1C 机车数据文件下载方法

1）机车控制电源上电，用数据线将ERM 事件记录模块X10接口或II端司机室副台数据转储接口连接笔记本电脑。

2）打开笔记本电脑，将IP 地址设置为169.254.147.XXX，子网掩码默认为255.255.0.0，网关不填。双机运行prj7200数据处理软件，在网络系统数据下载对话框中设置下载文件存放路径，填写主机IP 地址169.254.147.107，端口默认为8001 设置不变，点击连接网络，确认网络连接成功。

3）点击数据下载菜单，选择“TCN 严重故障数据”或“TCN事件记录”，在机车车号对话框中点击确认。将文件下载到文件夹中，点击保存，等待数据完成下载。需要注意的是，TCN 事件记录文件按照时间发生的顺序分成了若干个单独的事件记录，在下载“TCN 事件记录”时，可以选择某一个时间段的事件记录数据进行下载，方便数据分析。

2.2 HXD1C 机车数据分析方法因TCN 事件记录文件能详细的记录一台机车某一时间段机车实时状态和乘务员操作等情况，所以一般情况下只分析TCN事件记录文件。

1）运行prj7200 数据处理软件，点击“网络系统事件记录分析”，在弹出的对话框中选择需要分析的文件，并点击确认机车车号对话框，等待程序载入机车数据文件进行解析。

2）解析完成后，在事件记录数据列表中选择需要分析的“数字量”或“模拟量”，点击确认，等待软件读入文件数据。

3）数据载入完成后，页面会显示相应的数字量信号和模拟量信号，可直接分析列表中的数据，也能将数据转换成比较直观的波形图进行分析。

2.3 空压机启动数据分析和处理按照HXD1C 机车空压机启动原理和数据分析方法，下面以HXD1C 0356 机车I端司机室操作为例对空压机启动数据进行分析，并找出相应故障处所。

下载机车TCN事件记录数据，打开prj7200数据处理软件，并勾选需要分析的12 项“数字量”和1 项“模拟量”。12 项数字量包括：I 端主压缩机开关位1、I 端主压缩机开关位2、压缩机1 TPCB 闭合、压缩机2 TPCB 闭合、主压缩机1 可用、主压缩机2 可用、主压缩机1接触器闭合反馈、主压缩机2接触器闭合反馈、单台压缩机启动请求、双台压缩机启动请求、主压缩机1启动命令、主压缩机2启动命令。模拟量为：总风缸压力kpa。

经过对数据进行解析后，得到HXD1C 0356 机车空压机启动数据波形图，如图6所示。

图6 HXD1C 0356机车空压机启动数据波形图

结合数据波形图对空压机启动进行分析。

1）是否有空压机启动请求指令。如图6 所示，22：18：08时I端主压缩机开关1电信号为低电平，I端主压缩机开关2电信号为低电平，按照图1空压机启动请求电路及位置逻辑关系图，说明此时空压机扳键开关处于合位。若此时上述两个压缩机开关信号分别为低电平和高电平，则说明其在强泵位。若此时两个压缩机开关信号分别为高电平和低电平，在确认乘务员将空压机扳键开关置于非0 位情况下，则需要重点检查扳键开关控制联锁、凸轮或者DIM12模块输入通道是否存在异常。

2）空压机跳闸开关是否处于闭合状态。如图6所示，压缩机1 TPCB 和压缩机2 TPCB 闭合信号均为高电平，说明此时空压机跳闸开关处于闭合状态；若其为低电平，则需要重点检查低压柜空压机跳闸开关=34-Q23和=34-Q24是否处于断开位置。

3）空压机是否处于可用状态。如图6 所示，主压缩机1和主压缩机2可用信号均为高电平，说明此时两台空压机状态良好，可以正常启动。若主压缩机1或主压缩机2可用信号为低电平，则说明空压机处于故障状态，此时可以利用万用表蜂鸣档位检查空压机接线盒中温度开关和压力开关两个或者其中之一是否处于断开位，并检查接线是否存在虚接，若检查良好，则进一步检查DIM 37模块输入通道。

4）P50 启停模块是否发出总风压力低请求信号。如图6 所示，当总风压力低于758 kpa 时，单台压缩机启动请求电信号为高电平，说明P50 模块P50.72 压力开关在总风压力低于758 kpa 时正常动作，发出了总风压力低请求信号。若总风压力低于750±15 kpa 时单台压缩机启动请求信号为低电平，则说明P50.72 压力开关未动作，可能是其整定值发生偏移，需要在制动柜对其进行调整。

5）MI0 输入/输出终端是否发出空压机闭合命令。如图6所示，在确认空压机有启动请求指令、空压机跳闸开关处于闭合状态、空压机处于可用状态及P50 启停模块发出总风压力低请求信号后，远端主压缩机2 启动命令应为高电平，表示条件满足可启动；若为低电平，则检查DXM 34模块及接线。

6）空压机三相接触器是否闭合。如图6 所示，主压缩机2 接触器闭合反馈信号为高电平，则说明空压机2成功启动，若不成功，则在低压柜检查主压缩机2接触器是否动作，若有电不动作则本身故障；若主压缩机2 接触器动作，则检查空压机电机接线盒内接线和空压机电机状态。

3 结束语

本文阐述的空压机启动原理和故障分析方法可以为HXD1C 机车故障查找提供一定的参考。在掌握了机车控制原理的前提下，检修人员应当熟练运用prj7200数据处理软件来分析机车实时运行数据，以便快速定位故障处所，提高故障处理效率。