西安地铁3号线司机控制器故障分析与处理措施

朱淑媛 郭希锋 胡亚峰 杨小志 曹福龙

摘 要：针对西安地铁3号线司机控制器在运行过程中出现的互锁卡滞、手柄操作力较小、牵引制动手柄杆断裂、模式选择手柄指示针晃动、制动未完全解除模式可选择等故障，进行故障原因分析，得出解决处理办法，找出质量控制点，并制定有效的预防措施。

关键词：地铁;司机控制器;故障分析;预防措施

0 前言

随着时代的进步，机车经历了从蒸汽机车到内燃机车，再从内燃机车到电力机车、动车、地铁列车等的不断发展[1]，但是，司机控制器从来不曾改变它对机车行驶主导的地位，从最早的手轮式到目前应用普遍的平推式，它都是司机用来操纵机车运行的主令控制器，是利用控制电路的低压电器间接控制主电路的电气设备[2]，从而达到控制机车运用工况及行车速度的目的，其外形和功能特点决定了司机室整体安装、操作舒适性及特殊功能性。

截至目前，在国内外城市轨道交通车辆中配备的司机控制器种类较多，其外观、操作模式及功能存在较大差异，其运行状况的好坏决定着机车运行的平稳性以及各种模式的实现，司机控制器微小的故障都会给机车运行带来直接的安全隐患，例如手柄卡滞、互锁失效、开关动作异常、电位器输出异常等等，所以，保证司机控制器的设计、装配、检修质量，提高司机控制器动作的稳定性对机车平稳、安全的运行至关重要。

1 故障分析

西安地铁三号线使用的为SP125型司机控制器（以下简称为司控器），该司控器主要由主控钥匙、模式选择开关、牵引制动手柄等3部分操作单元组成，彼此之间存在机械联锁关系，钥匙开关锁定模式選择手柄，模式选择手柄断开位锁定牵引制动手柄，牵引制动手柄非惰行位锁定模式选择手柄，该类型司控器自投入使用起，发生的故障主要集中于机械故障。

1.1 机械故障原因分析

1.1.1 互锁卡滞

司控器在设计初期，考虑到司机可能操作失误，为了确保机车安全运行，在钥匙开关、模式选择手柄、牵引制动手柄之间设置了机械联锁结构，但机车在运行过程中避免不了颠簸，加上城轨车辆站点较多，停车比较频繁，司机每次停车需要把牵引制动手柄拉到快速制动位，快速制动位操作力较大，所以司机在操纵手柄的同时也会对机械件造成振动，久而久之，司控器零部件结构定位就会出现微小偏差，而由于互锁配合间隙设计较小，多重偏差叠加就有可能造成互锁卡滞甚至失效现象。

1.1.2 手柄操作力变小

司控器牵引制动手柄是由牙板实现牵引、制动、快速制动等档位的定位，由于城轨车辆站点较多，司机需要频繁操作司控器，尤其是牵引制动手柄，长时间频繁操作牵引制动手柄会加快定位牙板的磨损，从而造成手柄操作力变小。

1.1.3 微动开关动作异常

机车在运行过程中TCMS屏可能会出现显示数据跟手柄档位不同步的现象，即手柄档位到位，但牵引或制动数据显示异常的情况，或手柄动作滞后于电气动作，此类情况主要出现在惰行位以及快速制动位（EB位）。由于手柄档位较多，设计初期，为了满足功能的实现，相对于其他类型司控器每档位之间角度值变化偏小，尤其是惰行位与相邻档位角度变化更小，配钻难度较大，可能会出现偏差，再加上频繁操作牵引制动手柄，弹簧对牙板的压力会减小，也会造成影响，下图为理论设计位置：

下图为定位偏差造成的情况：

1.1.4 牵引制动手柄杆断裂

西安地铁3号线一期项目司控器牵引制动手柄杆与手柄座采用焊接方式固定，焊接过程控制不到位、运输过程包装保护不到位都会为牵引制动手柄杆断裂埋下安全隐患;还有地铁停车次数较多，再加上西安地铁3号线每次停车都会将牵引制动手柄拉到快速制动位，由于该档位操作力较大以及司机操作习惯的原因，每次都会对手柄杆造成冲击，这些原因和操作习惯会间接或直接的造成手柄杆断裂。

1.1.5 牵引制动手柄定位轴承开裂

城轨车辆由于站点较多，司控器牵引制动手柄操作次数频繁，西安地铁3号线一期项目司控器轴承为滚针轴承，负载较小，频繁操作会加速轴承的开裂。

1.1.6 模式选择手柄指针有晃动

西安地铁3号线一期项目司控器模式选择手柄档位指示针安装压块为沉头螺钉紧固，无防松措施，模式选择手柄长时间正反转动，会造成螺钉松动，从而导致指示针出现晃动现象。

1.2 电气故障原因分析

1.2.1 电位器输出异常

机车在调试及运行过程中可能会出现电位器输出值异常的情况，这种情况一般是由于电路元器件虚焊或者电位器阻值发生变化所导致的。

2 预防或改进措施

2.1 加大配合间隙

设计司控器互锁结构时，在不影响司控器功能的前提下，加大互锁轮配合间隙，可以避免微小偏差带来的卡滞以及互锁失效现象，在司控器安装板下方粘贴厚度合适的海绵，减小车体颠簸对司控器造成的振动，在运行过程中合理的操作司控器，减少司控器自身的振动，从而保证互锁功能的正常使用。

2.2 改善润滑

对于手柄操作力变小，没有根本的解决办法，只能靠加强保养减缓牙板的磨损，经常用汽油对齿轮、牙板、棘轮、弹簧、凸轮进行清洗，使清洁效果达到二级标准，清洁完成干燥后，在所有摩擦接触面上均匀涂上合适的润滑脂，同时加强车辆段对司控器的保养，在检修中对润滑不良的部位及时处理，特别注意，添加润滑脂时，要使用同一牌号的润滑脂，禁止混涂润滑脂。

2.3 加强配钻质量、挫削凸轮、适当增大弹簧弹力

在司控器组装阶段，安排专人对司控器进行配钻，对于功能上能实现，但配钻偏差过大的凸轮组件，会造成安全隐患，某些微动开关的滚轮本该在凸轮凹槽部分的却到了凸起的部分或斜面上，可视情况将凸轮突出部分挫削掉一些，但当微动开关滚轮本该在凸轮凸出部分的却到了凸轮凹槽部分，这种情况需要重新配钻，确保司控器安全、可靠;除此之外，为防止档位变化值较小，司机操作司控器档位感不清晰，造成档位错觉，可加大牵引制动扭簧弹力，以此来增大扭簧对定位牙板的压力，使操作更灵活、档位更清晰。

2.4 焊接改为配钻

西安地铁3号线增购司控器在吸取一期项目经验后，增购车司控器通过加大手柄座、将牵引制动手柄杆与手柄座的连接方式由焊接变为配钻，自增购车调试到部分车辆投入上线运行，至今未发生过牵引制动手柄杆断裂的现象。

2.5 更换轴承

结合西安地铁3号线的实际使用情况，将增购司控器所有的滚动轴承更换为实心轴承，提高其负载能力，保证机车运行的可靠性。

2.6 更换紧固方式

由于西安地铁3号线模式手柄需要频繁正反转动，再加上车体振动，指示針紧固螺钉容易出现松动，增购司控器将紧固方式由沉头螺钉更换为内六角圆柱头螺钉，并增加防松垫圈，在安装时涂抹适量的螺纹紧固胶乐泰243进行紧固，有效的避免了指示针容易松动的情况。

2.7 提高焊接质量、更换电位器

提高焊接质量、加强检验，当电路元器件出现虚焊或开焊时，可采用针式电烙铁进行焊接，当电位器本身出现故障时，由于车辆段设备条件限制，无法进行进一步的维修，只能采取更换司控器的办法，故障件需返厂检测、维修。

3 结束语

吸取西安地铁3号线一期运行经验，以及结合城轨车辆司控器的使用频率，经过采取上述一系列的措施，增购车的故障率得到显著下降，尤其是模式选择手柄指示针晃动、牵引制动手柄杆断裂、滚动轴承开裂等问题得到彻底解决，改善效果明显，为司控器的设计、运用以及检修积累了宝贵的经验。

参考文献：

[1]郑勇涛，田军.中国机车司机控制器的发展[J].城市轨道交通研究，2010，13（4）：94-96.

[2]唐尧福，潘险峰，周运红.司机控制器的故障分析与处理[J].电力机车技术，2001，24（2）：39-40.

[3]张兴宝，唐家龙，李涛.西安地铁2号线车辆司控器级位错乱故障的原因分析及整改方案[J].机车电传动，2015

（5）：84-87.

[4]杨仓满，林平.HXD1型机车司机控制器手柄卡位分析及改进[J].电力机车与城轨车辆，2010，33（1）：30-31.

[5]张宪.城市轨道交通车辆司机控制器质量控制要求[J].工程技术（文摘版）：2017（5）：299-300.