HXD1B型電力機車4QC運用故障分析

【摘 要】為解決中國鐵路運輸運能問題、實現(xiàn)中國鐵路干線貨運重載、快捷運輸?shù)哪繕?，HXD1B型電力機車被廣泛的應用于我國的鐵路貨運專用。但是，隨著其普及程度的越來越廣，其運行出現(xiàn)的故障也越來越多。四象限整流器故障（4QC）是引起機車故障和維修的主要原因，以此，對其必須加以認真地分析，并提出相應的措施對其加以解決，從而保證其正常的運行。

【關鍵詞】HXD1B型電力機車 4QC 故障

HXD1B型機車在運行過程中，由于其時間要比平常的電力機車短，因此其貨運任務也較其他機車重，由于其普及速度較快，因此在對其生產過程中，沒有完全對各個方面的零件和各個系統(tǒng)的狀況加以系統(tǒng)進行全面的檢查，因此，在運行中常常出現(xiàn)各種各樣的問題。其中，由于四象限整流器的運行不正常所帶來的故障占了其中得分大部分。

1 四象限整流器模塊故障

模塊或者元件在運行過程中被燒毀是這一故障最為常見的表現(xiàn)方式。在出現(xiàn)這一故障時，通常在車載人機界面上的故障記錄上顯示為“牽引單元故障，主逆1/2直流環(huán)節(jié)1/2隔離”。在機車運行過程中，其控制系統(tǒng)中的計算機都會自動的將牽引系統(tǒng)中被損壞的模塊或者元件進行自動隔離，在四象限整流器模塊、機車變流器、線路接觸器等部位發(fā)生問題時，都會引起機車計算機控制系統(tǒng)的隔離現(xiàn)象發(fā)生。當車載人機界面上的故障記錄上顯示為“牽引單元故障，主逆1/2直流環(huán)節(jié)1/2隔離”時，應當立即對四象限整流器模塊加以檢查，并且根據(jù)故障發(fā)生的時間點來查看相關數(shù)據(jù)參數(shù)，并且對這些數(shù)據(jù)參數(shù)加以分析，從而找出故障發(fā)生的準確部位，進行零件或部件的維修或者更換。

2 裝配工藝問題

因部件裝配工藝問題造成的故障非常突出，如接觸器燒、受電弓不升、主變流器水循環(huán)漏水、制動夾鉗、電機大線燒、智能輸入/輸出終端插件松、機車高壓互感器信號線與屏蔽短路以及插頭松造成HMI無顯示、主變流L143插件板虛接、主斷路器電磁閥電源插頭負端線脫等等[1]。

3 變流器故障

在機車運行過程中，當四象限整流器的牽引變流器發(fā)生故障時，會使得主斷路器跳閘加以保護。這一故障的發(fā)生會使得機車在短時間內沒有功率輸出，從而造成機車在運行過程中的停坡和機破的現(xiàn)象。

西門子公司雖然對其進行了一定程度上的軟件修改，對牽引變流器進行了自動隔離并對牽引變流器的中的一個電機加以切除，但是，在HXD1B型電力機車發(fā)生故障時，應當先進行主斷路器的封鎖工作。在對主斷路器的封鎖工作完成后，再對遷移變流器在低壓下進行隔離轉換。如果這時機車在坡道上運行，還可能因為在運行過程中的牽引力不足而導致機車坡?，F(xiàn)象的發(fā)生。此外，機車四象限整流器的變流的接觸器以及對故障加以隔離的開關之間的動作如果過于頻繁，還會使得線路的接點產生問題。因此，西門子公司對機車進行的軟件修改只能是臨時性解決措施，只能在將變流器故障所造成的損失降到最小，而不能從根本上將問題真正解決。

4 通訊干擾

HXD1B型電力機車采用的是基于計算機技術的網絡控制技術，其通信方式主要通過對多功能車輛總線的控制來實現(xiàn)模塊之間的信號傳輸。在機車運行過程中，網絡通信由于受到工業(yè)頻率、無線電頻率、無線電廣播、電視、微波通訊等人為磁場以及地磁場等天然磁場等多重磁場因素的影響而受到干擾，從而導致機車運行中出現(xiàn)不升弓現(xiàn)象，同時，機車接通或分斷電源的總開關自動斷開也時有發(fā)生，對于乘務員的正常工作思路打斷，對其操作造成干擾，從而使得對機車的爭產牽引任務造成影響。

4.1 機車高壓隔離開關自動斷開

在HXD1B型電力機車運行過程，由于機車高壓隔離開關自動斷開的故障現(xiàn)象發(fā)生頻率在逐年增加，在對其加以人工的全面檢查和維修后，機車恢復正常運行的功能。在對機車的管理條規(guī)中有明文規(guī)定，在機車運行的過程中，高壓隔離開關是禁止相關人員對其加以切換的。排除了人為因素干擾后，分析是多功能車輛總線的通信設備受到影響，使得HXD1B型電力機車的控制邏輯混亂，當主斷路器斷開或者執(zhí)行斷弓時出現(xiàn)了執(zhí)行指令上的失誤，從而使得高壓隔離開關也隨之而斷開。

4.2 機車牽引系統(tǒng)以及機車的主輔返流器隔離

自HXD1B型電力機車在我國鐵路運輸中投入運營以來，頻繁的因為機車牽引系統(tǒng)以及機車的主輔返流器隔離而產生問題。僅在2009年的10到12月份兩個月之間就發(fā)生了因為機車牽引系統(tǒng)和機車的主輔返流器隔離的故障多達五十多起。使得人們不得不對整流、逆變模塊加以頻繁更換，以保證機車正常地運行。

4.3 對于故障代碼871的具體原因還沒有相關詳細的調查報告

在對機車的回段檢查和主斷路器以及牽引變流器都能夠正常的運行工作，因此，對于這一問題加以解鎖之后繼續(xù)上線運用。在主斷路器斷開時間經過兩秒后，如四象限整流器的輸入電壓大于五百伏時，制動控制單元斷定是主斷路器的問題而帶來的升弓失去控制的故障，運行內存不允許主斷路器閉合[2]。

對列車運行控制記錄裝置的監(jiān)控數(shù)據(jù)進行分析之后顯示，機車是在運行中正常斷電過分相時發(fā)生故障，乘務員的操作沒有失誤或者不當之處，從而排除人為原因所造成的故障。如果主斷路器二次側電壓大于五百伏，則一次側電壓大于六千伏，主斷路器的動、靜觸頭必然會放電拉弧并燒結。檢測主斷路器的各項參數(shù)良好，動、靜觸頭斷合正常，機車沒做任何修理，投入運用后沒有再次發(fā)生故障。由此可以確定，牽引變壓器二次側的五百伏電壓實際是不存在的。中央控制單元同牽引控制單元之間的通訊故障可以使得機車進行直流制和交流制間電能量轉換的牽引變流器內沒有能量傳輸，使得牽引機車的電動機沒有電壓的輸入，從而使得機破事故發(fā)生。造成其故障的原因有很多，其中最主要的原因有以下幾種：一是機車的另一個牽引控制單元被切斷；二是沒有將核子空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C車多功能車輛總線中；三是沒有將機車的通訊驅動程序裝載；四是多功能車輛總線的插頭產生松動或者故障；五是多功能車輛總線的導線斷裂；六是機車中央處理器模塊的多功能車輛總線模塊發(fā)生了故障。

綜合上述分析，認為機車控制系統(tǒng)受到外界磁場干擾后穩(wěn)定性差，在主斷路器斷開后，軟件計算變壓器的二次側電壓值漂移，觸發(fā)限制回路執(zhí)行錯誤的保護指令。在中央控制單元同牽引控制單元之間的發(fā)生通訊故障時，應當先對其他牽引控制單元進行工作狀態(tài)的檢測，同時對于另一個的牽引控制單元的機車多功能車輛總線模塊加以檢測。如果檢查結果顯示其中至少有一個通訊在工作狀態(tài)，那么再對機車的驅動程序以及多功能電車總線的插頭以及導線加以檢測，看其是連接完好。若果上述的每種情況都處于正常工作運行狀態(tài)，則對牽引控制單元的中央處理器加以更換。

5 主逆檢查發(fā)現(xiàn)水壓故障

在所有的HXD1B型電力機車經過一段時間的運行之后，隨著機車運行里程數(shù)的增加，對其四象限整流器模塊的損耗故障也大幅上升，其主要表現(xiàn)便是四象限整流器模塊的安全性受到外界的環(huán)境溫度因素影響變大。

在2010年，西門子公司對HXD1B型電力機車電力機車的四象限整流器模塊影響因素進行了現(xiàn)場采集，主要數(shù)據(jù)包括外界環(huán)境溫度和濕度，機車內部的溫度濕度以及有水量和水流量進行了分析。分析發(fā)現(xiàn)，機車在夏天運行時，HXD1B型電力機車的變流器因為受到周圍氣溫變化的影響，其系統(tǒng)功能受到影響，從而出現(xiàn)各種問題。在機車內部散熱系統(tǒng)中，利用水的溫度將熱量進行帶走的水冷系統(tǒng)散熱使其內部的主要散熱方法之一。水冷散熱系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障，便會導致機車的散熱不良和高溫現(xiàn)象。其出現(xiàn)故障的主要原因有以下幾項：一是在對機車冷卻系統(tǒng)中循環(huán)流動的冷卻液渾濁，里面存在著雜質；二是冷卻系統(tǒng)的水管被異物堵塞；三是冷卻系統(tǒng)的水泵發(fā)生故障損壞。在機車的冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，應當對水冷循環(huán)冷卻系統(tǒng)的水溫進行檢查，對其水質進行檢查并清理其中的雜物，對冷卻塔內的復合散熱器的濾網加以清理。對機車冷卻系統(tǒng)的冷卻液加以更換，并清理冷卻系統(tǒng)的管道。如果故障仍然不能解決時，應當對冷卻系統(tǒng)的水泵加以檢查維修。

6 結論與建議

隨著我國交通運輸壓力的越來越大，HXD1B型電力機車但在我國鐵路運輸中的壓力將會越來越大。由于4QC（四象限整流器）所引起的故障可能會也來越多，因此，相關人員必須對其加以重視，并且在機車運行過程中，做好對于4QC（四象限整流器）的維護工作，在不斷的實踐中加以學習，從而提高對HXD1B型電力機車的維修效率，保證機車的正常運行。

參考文獻：

[1] 何成才.HXD1B型電力機車4QC運用故障分析[J].裝備制造技術，2013（6）：74-75.

[2] 翟啟斌.HXD1B型電力機車故障分析與對策[J].機車電傳動，2010（3）：68-71.

作者簡介：徐志強（1964—），男，本科，畢業(yè)于北京交通大學，交通運輸專業(yè)，現(xiàn)任工程師職稱，主任驗收員職務，主要從事鐵路機車驗收工作。