HXN5型機車特殊電氣故障導(dǎo)致成組柴油機停機故障的分析與解決

曹 鈺

（烏魯木齊鐵路局 庫爾勒機務(wù)段，新疆庫爾勒841001）

自2011-03以來，國產(chǎn)化大功率交直交傳動的HXN5型內(nèi)燃機車在烏魯木齊鐵路局庫爾勒—魚兒溝高山區(qū)段全面投入使用。該區(qū)段內(nèi)有連續(xù)254km22‰的長大坡道，有海拔2 997m的高寒山區(qū)，有長達(dá)6 154 m的長大隧道。HXN5型機車采用雙機+重聯(lián)裝置的牽引方式來提高該區(qū)段運用安全性能及區(qū)段通過能力。

2011-06-02HXN5型機車牽引28007次因兩臺機車同時停機被迫停于6 154m長的奎先隧道內(nèi)，在先后使用小復(fù)位、大復(fù)位2次后仍不能啟機，被迫在隧道無動力停留長達(dá)2h25min等待救援。因隧道內(nèi)廢氣濃度較大、高山缺氧等情況造成出隧道后，尾部防護(hù)司機出現(xiàn)嘔吐等身體不適反應(yīng)。針對該問題，我們組織專人對故障原因、應(yīng)急措施和處置方法進(jìn)行分析論證，查找出單臺車電氣故障造成兩臺柴油機停機的特殊問題，提出解決方案和處理措施，優(yōu)化應(yīng)急處理方法，提高了HXN5型內(nèi)燃機車運用的可靠性。

1 故障原因分析

1.1 故障處理

機車入庫后，調(diào)取這兩臺HXN5型機車智能顯示器的“事件日志”記錄進(jìn)行查看，兩臺機車的記錄信息均存在“本機或重聯(lián)機車機組停機按鈕在閉合位，無法啟機”的異常信息記錄。

檢查兩臺機車的柴油機重聯(lián)急停開關(guān)均斷開正常，柴油機停機回路各控制線路及接插件正常、使用替換法替換各控制電氣故障仍無消除，在多次扳動384機車主操縱臺司機控制器的過程中，故障現(xiàn)象突然消失。更換司控器后，柴油機啟機正常。拆下384機車的主操縱臺司機控制器（簡稱司控器）進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)該車的機車司控器的KA-KB的輔助連鎖安裝位置不當(dāng)和主凸輪斷開點邊緣磨損、主手柄凸輪橫向間隙變大，造成該車司控器KA-KB觸指在惰轉(zhuǎn)位時仍處于吸合狀態(tài)（該觸指應(yīng)在牽引檔5，6位時吸合，其他檔位應(yīng)斷開）。見圖1。

圖1 司控器凸輪控制關(guān)系圖

1.2 柴油機緊急停機回路和檔位控制回路（見圖2）的原理分析

2.2.1 HXN5型機車柴油機主要控制電氣元件介紹

（1）CIO為集成式輸入／輸出控制板，CIO是“智能顯示器”的輸入／輸出裝置。智能顯示器通過CIO插件板獲知機車的操縱條件，并控制牽引和輔助系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的操作。在柴油機控制回路中智能顯示器通過CIO接收停機控制指令，并通過CIO控制柴油機啟停機。

（2）PCR為電源控制繼電器。為機車控制系統(tǒng)提供電源。

（3）COB為控制開關(guān)斷路器。為控制電氣提供電源。

（4）MU為重聯(lián)急停開關(guān)（“緊急重聯(lián)停機”按鈕）。扳動MU開關(guān)后，主操縱臺ESS1和副操縱臺ESS2常開聯(lián)鎖處于閉合位，將給重聯(lián)在一起的機車CIO傳輸柴油機停機信號，由CIO控制柴油機停機。用于司機遇緊急情況強迫停止柴油機運轉(zhuǎn)。

（5）MC1為司機控制器。用于給CIO提供機車電阻制動和牽引位的檔位信號。司機控制器驅(qū)動一個凸輪旋轉(zhuǎn)，當(dāng)這些凸輪高點移動時，升起或降下連在開關(guān)觸點上的杠桿，從而打開或閉合組合功率手柄相應(yīng)位置的開關(guān)。其中KA-KB觸指僅在手柄牽引位5、6位時閉合。

圖2 HXN5型機車柴油機緊急停機和牽引檔位控制電路簡圖

1.3 停機電路分析

我們通過判斷單臺機車燃油輸送控制電路故障（如燃料泵電機故障、燃料泵控制接觸器故障）不能使兩臺柴油機同時停機，引發(fā)類似同時停機只能是在重聯(lián)機車的公用的控制回路才能發(fā)生。對此我們對涉及重聯(lián)的機車牽引檔位控制回路和柴油機強制停機回路進(jìn)行了分析：

從圖2可以看出，柴油機強制停車電路和牽引檔位控制電路共用CIO的C22輸入端口，提供CIO柴油機停機和牽引檔位控制信號。停機控制時，機車提供給C22單獨一路的74V信號作為CIO停機控制信號。而機車牽引運行時（1檔以上），C22、C23、C24、C254個端口中至少要同時有兩個及以上的控制信號組合提供才能作為CIO的柴油機牽引檔位信號（見圖3）。

需要緊急停止柴油機時，司乘人員扳動MU開關(guān)后，ESS1或ESS2的常開聯(lián)鎖3A—3B觸指閉合，74V直流電經(jīng)COB開關(guān)—ESS1或ESS2的“3A—3B”觸指—TB5H、TB5B 端子—DV15號線—TB1C 端子—CIO C22號接口，單獨給CIO控制柴油機停機，同時通過重聯(lián)線傳遞到重聯(lián)機車CIO控制它車柴油機停機。同時ESS1或ESS2的常閉聯(lián)鎖“1B—1C”觸指斷開，確保MU開關(guān)扳動后，不論機車主手柄在任意位置，均立即切斷柴油機C23、C24、C25的檔位信號，保證CIO只能收到一路C22的柴油機強制停機信號。但正常情況下，如果MC1上KA—KB在非牽引位5、6檔位時不正常閉合，一旦司控器回到惰轉(zhuǎn)位時，由于此時其他檔位信號均已斷開，柴油機停機信號就會錯誤輸出。

圖3 HXN5型機車司機控制器檔位控制簡圖

1.4 故障分析結(jié)論

（1）司控器KA-KB的輔助連鎖的異常吸合是導(dǎo)致柴油機異常停機的直接原因。因384機車司控器MC1上KA-KB在惰轉(zhuǎn)位時不正常閉合，當(dāng)司機將司控器回至惰轉(zhuǎn)位時，電流仍可通過司控器閉合的KAKB觸指，進(jìn)入CIO的C22，因為此時 C23、C24、C25的檔位信號均已正常斷開，只有存在一路信號進(jìn)入C22，導(dǎo)致微機系統(tǒng)認(rèn)為"緊急重聯(lián)停機"按鈕閉合，控制CIO發(fā)出停車信號，將機車柴油機強行停機。

（2）重聯(lián)裝置的控制作用未解除，是導(dǎo)致該故障發(fā)生后，兩臺機車均無法正常啟機的原因。

當(dāng)384機車發(fā)生故障停機后，系統(tǒng)通過重聯(lián)線控制重聯(lián)機車333機車也強行停機。在其后的處理中，因重聯(lián)裝置未拆除，重聯(lián)關(guān)系始終建立，一位機車384機車的司控器KA-KB觸指在惰轉(zhuǎn)位一直處于閉合狀態(tài)，因此機車只要上電，智能顯示器就會始終認(rèn)為“緊急重聯(lián)停機”按鈕閉合，嚴(yán)禁啟動柴油機，并通過重聯(lián)線控制二位機車也無法啟機，致使線上乘務(wù)員在兩臺機車上多次嘗試正常啟機均失敗。將故障的司控器再裝回原車，拔除兩臺機車間的重聯(lián)線后，333機車可正常啟機，但384機車無法正常啟動。

2 應(yīng)對措施

針對此種故障現(xiàn)象，組織對發(fā)生的司控器故障進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)HXN5型機車投入運用5個月來，已發(fā)生多起司控器故障。司控器相關(guān)故障記載共計10件，其中更換司控器4件，其中有2件更換司控器未記錄；更換、打磨、調(diào)整動作觸指處理5件，其他配件原因造成司控器故障3件。針對此我們立即制定了以下措施：

（1）技術(shù)科、檢修車間配合制定普查方案，對HXN5型機車司控器逐臺進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)問題必須徹底處理。具體檢查要求如下：首先主手柄置于惰轉(zhuǎn)位，檢查主副臺司控器K連鎖垂直中心線不得越過主手柄斷開點邊緣；然后將主手柄置于牽引8檔（斷開點1已面向外部），對主手柄凸輪斷開點1下邊緣進(jìn)行涂油，減少該處邊緣磨損。

（2）機車入庫后，行修作業(yè)人員要向乘務(wù)員詢問機車運行情況，并對機車事件日志分析、轉(zhuǎn)儲，發(fā)現(xiàn)機車異常信息必須上報技術(shù)科，對事件日志中記錄的機車異常信息必須徹底處理后，方可出庫。

（3）機車進(jìn)入修程時，必須對前一趟事件日志文件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)機車異常信息必須處理消除，對提報的元器件故障必須交由廠家進(jìn)行檢測，對事件日志文件分析，確認(rèn)良好后方可交車；對“緊急重聯(lián)停機”按鈕及司控器KA-KB觸指進(jìn)行全面檢查，發(fā)現(xiàn)觸頭虛接、粘結(jié)等故障時必須徹底處理。

（4）技術(shù)科將故障信息反饋回廠家，對近期司控器發(fā)生的故障進(jìn)行綜合分析，要求廠家提供司控器日常檢修各尺寸要求（現(xiàn)提供的司控器說明書無司控凸輪與聯(lián)鎖凸輪間隙要求）提高產(chǎn)品質(zhì)量。

（5）鑒于原來廠家提供的處理柴油機停機的應(yīng)急辦法通常是檢查 MU開關(guān)應(yīng)在正常位，然后再“小復(fù)位”“大復(fù)位”啟機，仍不成請求救援的辦法。耗時長（僅“復(fù)位”操作下來就需要12～15min），對類似故障無法有效解決，造成機故、機車無動力停留處理不當(dāng)溜逸、隧道缺氧中毒的一系列隱患。采用優(yōu)化流程。即線上發(fā)生柴油機停機故障時，乘務(wù)員應(yīng)首先查看“事件日志”文件有無故障信息，如有明確信息則按要求處理；如“事件日志”無故障信息顯示，則應(yīng)查看“活動事件”，查看機車當(dāng)前狀態(tài)是否存在故障并按規(guī)定處理。處理時必須拆除重聯(lián)線再進(jìn)行復(fù)位啟機試驗，確保即使一臺機車故障，另一臺機車能夠正常啟機維持運行到前方站和出隧道處理。避免高坡、隧道引起的行車、人身安全問題。

3 結(jié)束語

通過采取新措施，HXN5型機車司控器的運用質(zhì)量有了大幅度提高，截止到2011-11庫爾勒機務(wù)段再未發(fā)生因司控器問題造成HXN5型機車線上故障，確保HXN5型機車在南疆線高坡區(qū)段的運用，消除了因柴油機停機故障對行車安全帶來的安全隱患。