HXD3 型電力機(jī)車彈停系統(tǒng)優(yōu)化的探討

葉 林 上海鐵路局杭州機(jī)務(wù)段

HXD3型電力機(jī)車在靜態(tài)防溜系統(tǒng)上采用的是“蓄能彈停制動(dòng)”，是現(xiàn)今大功率機(jī)車普遍采用的靜態(tài)防溜手段。其與傳統(tǒng)的采用手制動(dòng)機(jī)防溜的機(jī)車存在較大區(qū)別，不僅在防溜基礎(chǔ)制動(dòng)單元的獨(dú)立性上實(shí)現(xiàn)了機(jī)車靜態(tài)防溜的需要，同時(shí)還通過(guò)全車TCMS 實(shí)現(xiàn)機(jī)車靜態(tài)封鎖保護(hù)和“人機(jī)對(duì)話”提示，從而滿足了機(jī)車靜態(tài)防溜的及時(shí)性、可靠性、人機(jī)互動(dòng)性。但在HXD3彈停系統(tǒng)中也存在一定的缺陷，特別是在彈簧停車機(jī)系統(tǒng)走行部管系出現(xiàn)故障，引發(fā)機(jī)車彈停制動(dòng)系統(tǒng)誤動(dòng)作后，將直接影響到機(jī)車的正常運(yùn)行，如處理不當(dāng)極易造成機(jī)破從而影響正常運(yùn)行次序。

1 HXD3 型機(jī)車蓄能制動(dòng)彈停系統(tǒng)的組成及作用

HXD3型電力機(jī)車上的B40 模塊，就是用于控制機(jī)車蓄能彈停制動(dòng)和緩解，分別由B40.02(單向止回閥)、B40.03(彈停脈動(dòng)閥)、B40.04(彈停三通閥)、B40.05(彈停管調(diào)壓閥)、B40.06（彈停隔離塞門）、B40.07(彈停傳感器)、B40.08（閘缸傳感器）、B40.09(彈停壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn))、B40.10（縮口風(fēng)堵）組成。除此之外HXD3型電力機(jī)車彈停系統(tǒng)還包括A13（彈停風(fēng)缸）、KP59（彈停壓力開關(guān)）、C8(彈停作用風(fēng)缸)，如圖1 所示。

圖1 HXD3 型電力機(jī)車彈停系統(tǒng)風(fēng)路

當(dāng)機(jī)車正常運(yùn)行中需要使機(jī)車彈停制動(dòng)系統(tǒng)處于緩解狀態(tài)，要讓B40.03 左側(cè)緩解電控閥得電（在蓄電池正常投入的情況下只需要人為扳動(dòng)司機(jī)操縱臺(tái)下方的QA99/QA100到“緩解位”即可）,此時(shí)由A24（總風(fēng)遮斷塞門）來(lái)的總風(fēng)經(jīng)過(guò)總風(fēng)連管進(jìn)入B40 模塊，經(jīng)過(guò)B40.02 一路向彈停風(fēng)缸充風(fēng)，另一路通過(guò)B40.10 作用在B40.03 上方，此時(shí)由于B40.03 緩解電控閥得電，推動(dòng)脈動(dòng)閥頂桿向右移動(dòng)，關(guān)閉脈動(dòng)閥排風(fēng)口，溝通脈動(dòng)閥總風(fēng)管和脈動(dòng)閥管，將總風(fēng)壓力引至B40.04下方，與B40.04 上方制動(dòng)缸管壓力進(jìn)行比較，正常情況下總風(fēng)壓力應(yīng)遠(yuǎn)大于制動(dòng)缸管壓力，故無(wú)論機(jī)車“制動(dòng)”還是“緩解”，B40.04 閥芯在下部總風(fēng)壓力的推動(dòng)下運(yùn)動(dòng)到上極端，切斷制動(dòng)缸管和彈停管的通路，溝通脈動(dòng)閥管和彈停管，總風(fēng)開始經(jīng)彈停管向C8 充風(fēng)，機(jī)車彈停作用缸緩解。與此同時(shí)機(jī)車走行部彈停標(biāo)識(shí)B92 變?yōu)椤熬G色”。當(dāng)彈停管壓力大于150 kPa 時(shí)KP59 壓力開關(guān)動(dòng)作溝通355#～440#，此時(shí)蓄電池正端電源→QA56 →350#→QA45 →355#→KP59 →400#→TCMS，微機(jī)得到一個(gè)信號(hào)，機(jī)車彈停制動(dòng)緩解。

如人為扳動(dòng)司機(jī)操縱臺(tái)下方的QA99/QA100 到“制動(dòng)位”，B40.03 的制動(dòng)電控閥得電，此時(shí)脈動(dòng)閥頂桿向右移動(dòng)，切斷總風(fēng)管與脈動(dòng)閥管的聯(lián)通氣路溝通脈動(dòng)閥管排大氣的通路，脈動(dòng)閥內(nèi)的壓力空氣被迅速排至0 kPa，在B40.04 下方的壓力空氣迅速消失。此時(shí)如果機(jī)車制動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，也就是說(shuō)機(jī)車制動(dòng)缸處于充風(fēng)狀態(tài)，制動(dòng)缸壓力會(huì)通過(guò)制動(dòng)缸管作用于B40.04 上方，并推動(dòng)閥芯向下極端移動(dòng)，切斷脈動(dòng)閥管與彈停管的聯(lián)通氣路，溝通制動(dòng)缸管與彈停管，制動(dòng)缸壓力空氣向彈停管充風(fēng)，機(jī)車彈停系統(tǒng)仍處于緩解狀態(tài)。

若此時(shí)緩解機(jī)車制動(dòng)缸壓力，隨著機(jī)車制動(dòng)缸壓力的逐漸下降，作用在B40.04 上方的制動(dòng)缸管壓力也逐步下降，C8內(nèi)的彈停作用風(fēng)缸經(jīng)彈停管隨制動(dòng)缸管排出，彈停作用缸內(nèi)的彈簧推動(dòng)機(jī)車單元制動(dòng)器，機(jī)車進(jìn)入彈停制動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)彈停管內(nèi)壓力空氣下降到150 kPa 時(shí)KP59 斷開，切斷355#～400#此時(shí)TCMS 得到一個(gè)“彈停制動(dòng)信號(hào)”，進(jìn)入微機(jī)封鎖狀態(tài)。

2 HXD3 型機(jī)車蓄能制動(dòng)彈停系統(tǒng)的不足之處

雖然HXD3型電力機(jī)車彈停系統(tǒng)在操作性能上比手制動(dòng)機(jī)有較大提高，但這也給彈停系統(tǒng)故障后的處理帶來(lái)了許多問題。

第一：KP59 在機(jī)車的實(shí)際運(yùn)用中由于其靠近彈停系統(tǒng)的末端，在出現(xiàn)機(jī)車彈停軟管受損后會(huì)直接影響機(jī)車的正常運(yùn)行，即便此時(shí)人為切除B40.06 也無(wú)法使KP59 輸出可靠的風(fēng)壓信號(hào)，此時(shí)機(jī)車TCMS 始終輸出封鎖保護(hù)，機(jī)車將無(wú)法加載維持運(yùn)行。

第二：HXD3在庫(kù)區(qū)作業(yè)發(fā)生多起制動(dòng)缸塞門人為錯(cuò)誤關(guān)閉，如乘務(wù)員沒有及時(shí)恢復(fù)，機(jī)車起動(dòng)后會(huì)由于制動(dòng)機(jī)性能失效對(duì)機(jī)車運(yùn)行安全造成嚴(yán)重威脅。

3 HXD3 型機(jī)車蓄能制動(dòng)彈停系統(tǒng)的優(yōu)化方案

如果能通過(guò)技術(shù)改造使機(jī)車在靜態(tài)的情況下，實(shí)現(xiàn)機(jī)車制動(dòng)缸Z10.22 控制和機(jī)車彈停制動(dòng)的聯(lián)動(dòng)，就能起到機(jī)車自動(dòng)保護(hù)作用。

由于考慮到彈停系統(tǒng)的失風(fēng)制動(dòng)性，可以在Z10.22 切除信號(hào)電路上加裝一只ZJ（中間繼電器），用于溝通355#～YV50A(如圖2)和切斷852#～YV50B（如圖3）。其作用是當(dāng)在加蓄電池閉合的情況下，關(guān)閉Z10.22 機(jī)車始終處于彈停狀態(tài)，此時(shí)在未恢復(fù)Z10.22 的情況下人工干預(yù)緩解彈停無(wú)效。

圖3 HXD3 型電力機(jī)車彈停系統(tǒng)繼電器關(guān)電路（二）

由于機(jī)車KP59 人為短接存在困難，在對(duì)運(yùn)用機(jī)車進(jìn)行觀察后，認(rèn)為可以通過(guò)在Ⅰ、Ⅱ室操縱臺(tái)加設(shè)“故障開關(guān)”，分別接在355#線和400#線（如圖4），以達(dá)到彈停系統(tǒng)故障時(shí)的人為短接目的。

圖4 HXD3 型電力機(jī)車彈停系統(tǒng)故障開關(guān)電路

此時(shí)機(jī)車乘務(wù)員在判明是由于彈停系統(tǒng)走行部軟管破損導(dǎo)致彈停系統(tǒng)故障后可將B40.06 打到隔離位，切斷彈停管通路，然后將“Ⅰ室故障開關(guān)”或“Ⅱ室故障開關(guān)”打到投入位，將KP59 短路，繼續(xù)溝通彈停緩解信號(hào)給TCMS，用以解除TCMS 對(duì)機(jī)車的封鎖。

同時(shí)當(dāng)HXD3機(jī)車在庫(kù)區(qū)長(zhǎng)期停留或蓄電池處于斷電狀態(tài)下，為了進(jìn)一步對(duì)機(jī)車實(shí)現(xiàn)靜態(tài)保護(hù)，可在B40.06 后增設(shè)KM 閥。其分別由閥體、復(fù)位彈簧、作用彈簧、大膜板、小膜板與制動(dòng)缸、彈停管和彈停作用風(fēng)缸溝通，正常狀態(tài)當(dāng)機(jī)車SA99(SA100)處于緩解狀態(tài)，A13（彈停風(fēng)缸）的壓力空氣進(jìn)入KM 閥推動(dòng)小膜板克服復(fù)位彈簧下移，切斷BC～C8 通路，機(jī)車彈停管風(fēng)開始向彈停作用缸充風(fēng)，機(jī)車彈停緩解。

當(dāng)機(jī)車SA99(SA100)處于制動(dòng)狀態(tài)彈停管壓力消失，大膜板在作用彈簧的作用下上移同時(shí)通過(guò)頂桿推動(dòng)小膜板上移，切斷B40.06～C8 通路,開通BC～C8 通路，彈停作用缸的壓力空氣隨制動(dòng)缸排出，機(jī)車彈停上閘。如機(jī)車在彈停的狀態(tài)下小閘全制動(dòng)，大膜板上方的壓力增大，克服作用彈簧壓力推動(dòng)大膜板下移，通過(guò)頂桿推動(dòng)小膜板下移，切斷BC～C8 通路，溝通彈停管和彈停作用缸通路，機(jī)車彈停緩解。

在人為誤關(guān)Z10.22 時(shí)KM 閥大、小膜板間的壓力空氣隨Z10.22 排出，由于彈停管壓力在此時(shí)并未下降，小膜板上方仍有壓力存在，但此時(shí)已經(jīng)不能滿足大膜板的平衡，大膜板在作用彈簧的推動(dòng)下向上移動(dòng)，切斷B40.06～C8 通路，溝通BC～C8 通路，自動(dòng)激發(fā)彈停制動(dòng)，同時(shí)將其塞門關(guān)閉信號(hào)并入KP59 微機(jī)封鎖信號(hào)，并在Z10.22，實(shí)現(xiàn)機(jī)車制動(dòng)缸塞門關(guān)閉后全車的封鎖，避免機(jī)車乘務(wù)員在沒有確認(rèn)Z10.22 是否開放的狀態(tài)下盲目提手柄動(dòng)車。

4 HXD3 型機(jī)車蓄能制動(dòng)彈停系統(tǒng)優(yōu)化的總結(jié)

通過(guò)優(yōu)化，第一：機(jī)車乘務(wù)員在運(yùn)行途中遇彈停制動(dòng)軟管破損，不需要進(jìn)行短接操作，只需通過(guò)對(duì)B40.06 和Ⅰ、Ⅱ室故障開關(guān)進(jìn)行操作就能維持運(yùn)行。一方面縮短了此類故障的處理時(shí)間，另一方面也避免了乘務(wù)員因短接失誤耽誤機(jī)車運(yùn)行，從根本上解決HXD3 型電力機(jī)KP59 不受B40.06 控制。第二：無(wú)論蓄電池有無(wú)閉合，乘務(wù)員只要將Z10.22 關(guān)閉，機(jī)車就會(huì)產(chǎn)生彈停制動(dòng)，并且在閉合QA601 后機(jī)車彈停將被鎖死在制動(dòng)位，在未恢復(fù)Z10.22 的情況下機(jī)車將無(wú)法緩解彈停制動(dòng)。達(dá)到了系統(tǒng)優(yōu)化、確保機(jī)車運(yùn)用安全的目的。