HXD3D型電力機(jī)車撒沙系統(tǒng)的故障調(diào)研分析及應(yīng)對(duì)措施

摘 要：2014年6月中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司研制的新型HXD3D型客運(yùn)電力機(jī)車配屬到北京鐵路局北京機(jī)務(wù)段使用，在使用的一年當(dāng)中，出現(xiàn)了很多大大小小的問題，該文針對(duì)HXD3D型電力機(jī)車在運(yùn)用中出現(xiàn)的撒沙系統(tǒng)存在的故障現(xiàn)象，結(jié)合和諧型機(jī)車撒沙系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、新型機(jī)車撒沙閥的原理及使用狀況進(jìn)行分析，判斷撒沙系統(tǒng)故障原因，分析影響電力機(jī)車撒沙效果的主要因素，并對(duì)撒沙系統(tǒng)的改進(jìn)提出幾點(diǎn)觀點(diǎn)，積極采取一些行之有效的解決辦法，使HXD3D型電力機(jī)車撒沙系統(tǒng)的故障問題得以最大限度的解決。

關(guān)鍵詞：HXD3D型電力機(jī)車 撒沙系統(tǒng) 調(diào)研 分析 改進(jìn)

中圖分類號(hào)：U269.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）08（b）-0105-02

2014年6月北京鐵路局北京機(jī)務(wù)段陸續(xù)換型配屬由中國北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司研制的HXD3D型客運(yùn)電力機(jī)車，目前該機(jī)車是我國牽引功率最大、技術(shù)最先進(jìn)用于客車牽引的電力機(jī)車，隨著新型HXD3D型機(jī)車的投入使用，在北京機(jī)務(wù)段日常使用過程中發(fā)現(xiàn)一些影響機(jī)車使用的問題，其中以機(jī)車撒沙系統(tǒng)故障方面的問題在初期較為突出。由于機(jī)車牽引力大，輪對(duì)在受到污染（水、油或冰霜）的鋼軌上啟動(dòng)或運(yùn)行時(shí)，由于輪軌的粘著狀態(tài)的惡化，會(huì)產(chǎn)生空轉(zhuǎn)；在緊急制動(dòng)時(shí)，由于制動(dòng)力較大，車輪也往往會(huì)產(chǎn)生滑行。空轉(zhuǎn)和滑行會(huì)損壞輪軌，影響行車安全。為了改善輪軌的接觸狀態(tài)，提高粘著系數(shù)，司機(jī)應(yīng)適時(shí)在輪軌接觸處進(jìn)行撒砂，在遇到緊急狀況時(shí)，施行緊急制動(dòng)，撒沙系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)撒砂，制止動(dòng)輪空轉(zhuǎn)或滑行，使機(jī)車正常啟動(dòng)和正常運(yùn)行。在雨雪季節(jié)沙管不能正常下沙導(dǎo)致輪對(duì)和鋼軌打滑，出現(xiàn)空轉(zhuǎn)現(xiàn)象。或機(jī)車在空氣制動(dòng)狀態(tài)下，制動(dòng)力超過了粘著限制，車輪轉(zhuǎn)速急劇下降甚至停轉(zhuǎn)而車速降的慢，這叫“滑行”或“抱死輪”。這兩種現(xiàn)象嚴(yán)重影響了正常的鐵路運(yùn)輸安全，因此撒沙系統(tǒng)的正常工作顯得尤為重要。

1 HXD3D型電力機(jī)車撒沙裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

HXD3D型電力機(jī)車安裝使用的都是GCJR-20-Ⅱ型撒沙裝置，該型撒沙裝置是一種新型撒沙裝置，是一種在一定壓力范圍內(nèi)工作的氣動(dòng)傳送裝置。撒沙控制模塊由撒沙塞門、減壓閥、加熱電磁閥、撒沙電磁閥等控制部件組成。撒沙機(jī)械裝置主要由沙箱蓋、沙箱、撒沙閥、風(fēng)管、撒沙膠管、撒沙帽等構(gòu)成。撒沙動(dòng)作與司機(jī)腳踏開關(guān)、緊急制動(dòng)、防空轉(zhuǎn)、防滑行等功能配合使用，撒沙方向與機(jī)車運(yùn)行方向一致。司機(jī)室腳踏撒沙控制閥動(dòng)作后，微機(jī)顯示撒沙，控制電空閥動(dòng)作，壓縮空氣由端口進(jìn)入，經(jīng)撒沙閥阻氣門調(diào)節(jié)后從底部通過撒沙內(nèi)管進(jìn)入沙箱中。撒沙器靠一個(gè)供風(fēng)口向撒沙器內(nèi)供風(fēng)，進(jìn)入后分兩路，一路風(fēng)通過透氣板吹動(dòng)沙箱里的沙子，一路通過撒沙控制板吹動(dòng)沙子進(jìn)入出沙管，出沙管與外界相通。這樣，因?yàn)闅鈮翰?，絕大部分風(fēng)量通過導(dǎo)沙蓋經(jīng)出沙管排出。只要供風(fēng)的壓力在給定范圍內(nèi)，氣流將吹起導(dǎo)沙蓋內(nèi)的沙子一起排出沙管，導(dǎo)沙蓋外層沙子不斷補(bǔ)充，從而達(dá)到撒沙的目的。與傳統(tǒng)重力撒沙裝置相比，其下沙量控制精準(zhǔn)、流速適中、減少浪費(fèi)。

2 故障現(xiàn)象及判斷

和諧電力機(jī)車撒沙裝置最常見故障就是不下沙或下沙量小，偶爾也會(huì)發(fā)生下沙量過大的情況。由于大多數(shù)故障現(xiàn)象類似，如何判斷是哪個(gè)部分出現(xiàn)了問題比較困難，我們通過大量實(shí)踐，找到了一種行之有效的判斷故障的方法，如機(jī)車某沙管出現(xiàn)不下沙故障時(shí)，可按以下步驟進(jìn)行檢查。

（1）拆開撒沙器進(jìn)風(fēng)管接頭，檢查有無壓縮空氣以及壓力大小，若無壓縮空氣檢查空氣管路以及控制風(fēng)源的電氣設(shè)備，排除故障處所。

（2）檢查沙箱的氣密性是否良好，若有明顯的漏泄處所，應(yīng)及時(shí)修復(fù)，對(duì)不良的沙箱蓋及時(shí)更換。

（3）檢查沙管角度是否合適，彎度大的地方是否有堵塞，若有則進(jìn)行疏通，拆下撒沙管，調(diào)整沙管卡子角度，對(duì)長的撒沙管進(jìn)行整修，減小沙管彎度。

（4）拆開沙管與撒沙器連接接頭，給出撒沙信號(hào)，檢查撒沙器出沙口是否有沙子流出，若有則說明是沙管出現(xiàn)了故障；若無則可判斷是撒沙器出現(xiàn)故障。

3 和諧電力機(jī)車對(duì)沙質(zhì)的要求

和諧電力機(jī)車沙子質(zhì)量指標(biāo)要求比我們普通電力機(jī)車要求要高，其沙子來自礦坑，河流和湖泊中的天然的沙子和天然巖石粉碎后的沙子，成分中二氧化硅的含量不少于60%，沒有金屬化合物或具有水硬性的成分。這些類型的巖石的莫氏硬度至少要達(dá)到5。沒有粘土狀，土狀或燒結(jié)劑成份及任何異物。對(duì)晶體要求致密，邊緣尖銳，無規(guī)則。晶體的尺寸分布如表1。

4 撒沙裝置常見故障分析

在北京機(jī)務(wù)段和諧電力機(jī)車運(yùn)用中撒沙系統(tǒng)出現(xiàn)的撒沙故障問題，主要有以下幾方面原因。

4.1 沙子質(zhì)量不合格

該撒沙裝置對(duì)用沙的規(guī)格、晶體尺寸分布有嚴(yán)格要求（如表1），但在實(shí)際裝車的沙子中沒有按照表中標(biāo)準(zhǔn)，沙粒直徑過小，粉末狀沙子含量較多。在使用過程中，過多的粉塵進(jìn)入撒沙器內(nèi)部，堵塞了撒沙器內(nèi)部氣路，導(dǎo)致撒沙器不下沙。

4.2 沙管角度不夠

沙箱出口橡膠管太長彎曲不夠陡峭（如圖1）使沙子積存在彎曲沙管內(nèi)，沙管卡子角度不對(duì)使從撒沙器內(nèi)流出的沙子在沙管內(nèi)堆積，使出口撒沙壓力降低日積月累造成沙管堵塞不下沙。

4.3 壓縮空氣不干燥

潮濕的壓縮空氣吹入沙箱后，水分被沙子吸收，長時(shí)間后沙子就粘結(jié)在一起，使沙子板結(jié)，壓縮空氣不能揚(yáng)起足夠的沙子進(jìn)入撒沙帽，導(dǎo)致下沙量不足，情況嚴(yán)重時(shí)，沙子和泥堵塞撒沙器，撒沙器不下沙。

4.4 沙箱氣密性差

沙箱蓋密封不嚴(yán)沙箱蓋緊固螺絲斷裂（如圖2），沙箱蓋密封膠皮破損，壓力不夠，致使進(jìn)入沙箱內(nèi)的壓縮空氣通過沙箱蓋漏泄，達(dá)不到撒沙器下沙所需壓力值，導(dǎo)致撒沙器不下沙。

4.5 維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)

機(jī)車入庫整備時(shí)，整備人員不嚴(yán)格執(zhí)行工藝要求，加入沙子量太多（如圖3），不能使沙子被風(fēng)卷起，應(yīng)該控制在1/2沙箱。加入濕沙或混有雜物（如編織袋、小石子等）的沙子進(jìn)入沙箱，進(jìn)入撒沙帽，長時(shí)間后將撒沙帽堵塞，導(dǎo)致不下沙。

4.6 撒沙器本身存在缺陷

風(fēng)嘴或閥體堵塞，較大顆粒的沙子卡在風(fēng)嘴或閥體上，降低了流入撒沙器內(nèi)壓縮空氣的壓力和速度，造成不下沙或下沙量小。在撒沙器連接面上有兩個(gè)孔，分別為低管、排出室高管安裝孔。一些粉塵和細(xì)小的沙子直接從連接處進(jìn)入撒沙器內(nèi)部，堵塞撒沙器風(fēng)路，造成不下沙。

下面對(duì)北京機(jī)務(wù)段2015年（1～4）月所入修程的HXD3D型電力機(jī)車撒沙系統(tǒng)故障進(jìn)行匯總（如表2）。

5 撒沙器常見故障及撒沙量不足解決措施

針對(duì)以上北京機(jī)務(wù)段HXD3D電力機(jī)車運(yùn)用中撒沙系統(tǒng)出現(xiàn)的撒沙故障問題特制定出以下解決方案。

5.1 強(qiáng)化整備作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

制訂《HXD3D電力機(jī)車日檢查作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)范作業(yè)人員作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按工藝、范圍作業(yè)，同時(shí)還制訂撒沙裝置維修專項(xiàng)管理制度，使整個(gè)過程標(biāo)準(zhǔn)化、程序化。北京機(jī)務(wù)段整備車間整備工作人員在加沙前應(yīng)清理沙子，避免在沙子內(nèi)混入小樹枝、樹葉、大沙塊、煙頭、編織袋等雜物，沙子為小包裝，內(nèi)部編織袋毛邊被沙子磨掉和沙子一塊加入沙箱，使沙管堵塞，在加入沙箱之前，應(yīng)對(duì)每袋沙子進(jìn)行過篩，去除編織袋細(xì)條等雜物，保證所使用的沙子質(zhì)量良好。

5.2 確保壓縮空氣質(zhì)量

機(jī)車入庫整備時(shí)，整備工作者要對(duì)總風(fēng)缸進(jìn)行排水處理，查看機(jī)車風(fēng)源凈化裝置工作狀態(tài)，保證風(fēng)源凈化裝置為撒沙器提供潔凈、干燥的壓縮空氣。

5.3 特殊天氣應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)雨雪季節(jié)、冰凍災(zāi)害天氣特點(diǎn)，制定出相應(yīng)措施，加裝沙管振動(dòng)裝置，使其及時(shí)投入使用，增大沙子的流動(dòng)性，保證撒沙裝置作用良好。

5.4 日常機(jī)統(tǒng)-6提票應(yīng)對(duì)方法

檢修人員對(duì)乘務(wù)人員入庫機(jī)統(tǒng)-6提票關(guān)于撒沙系統(tǒng)故障要認(rèn)真對(duì)待，及時(shí)處理，做到件件有回復(fù)、確認(rèn)，車間質(zhì)檢員要不定期進(jìn)行沙管下沙狀態(tài)的檢查，檢查提票落實(shí)情況，堅(jiān)決杜絕撒沙狀態(tài)不良機(jī)車出庫上線。

5.5 沙箱密封性改進(jìn)措施

對(duì)HXD3D型電力機(jī)車的沙箱口，加改拉力強(qiáng)度大的沙箱蓋軸并更換壓縮量更大的沙箱蓋密封墊，同時(shí)要求機(jī)務(wù)段加沙人員在加沙后將沙箱蓋鎖緊，保證沙箱蓋螺絲緊固到位，保證沙箱良好的密封性。

5.6 撒沙閥的改進(jìn)方案

針對(duì)撒沙進(jìn)氣閥壓力不足的特點(diǎn)，建議廠家將撒沙管路的進(jìn)氣嘴直徑加大，在進(jìn)風(fēng)口加裝防沙子堵塞的防塵帽，既能增加撒沙器供風(fēng)量，又能避免堵塞風(fēng)管。對(duì)排出風(fēng)管高管采取類似低管的處理方式，在連接處增加襯墊，降低撒沙器堵塞故障發(fā)生率。在撒沙器的透氣板與主基板之間密封用的橡膠圈，保證來自撒沙供風(fēng)口的壓縮空氣全部通過撒沙器透氣版進(jìn)入沙箱，以保證沙子經(jīng)過導(dǎo)沙蓋進(jìn)入撒沙管。

6 結(jié)語

通過對(duì)撒沙系統(tǒng)原理及故障原因的認(rèn)真調(diào)研分析，提出了解決此類問題的相關(guān)措施和改進(jìn)方案。在北京機(jī)務(wù)段HXD3D電力機(jī)車上采取上述措施后和諧電力機(jī)車撒沙裝置的故障率大幅下降，有效地降低了機(jī)車空轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生，確保了鐵路行車運(yùn)輸安全。

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