HXD1B型機(jī)車主斷路器活故障的原因分析及對策

周敏

(鄭州鐵路局 鄭州機(jī)務(wù)段，河南鄭州450053)

HXD1B型機(jī)車主斷路器活故障的原因分析及對策

周敏

(鄭州鐵路局 鄭州機(jī)務(wù)段，河南鄭州450053)

主斷路器是機(jī)車與接觸網(wǎng)之間電氣連通、分?jǐn)嗟目傞_關(guān)，是機(jī)車上最重要的保護(hù)設(shè)備。在運(yùn)用過程中一旦主斷路器發(fā)生故障，很可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)生行車設(shè)備故障。從主斷路器工作、控制原理著手，結(jié)合實(shí)際過程中碰到的主斷路器活故障分析了故障原因并提出了相應(yīng)的對策。

主斷路器;活故障;數(shù)據(jù)分析;計(jì)數(shù)器

主斷路器是機(jī)車與接觸網(wǎng)之間電氣連通、分?jǐn)嗟目傞_關(guān)，是機(jī)車上最重要的保護(hù)設(shè)備。在運(yùn)用過程中一旦主斷路器發(fā)生故障，很可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)生行車設(shè)備故障。因此關(guān)于主斷路器的活故障，尤其需要重視。

針對此類活故障的分析，普遍采用借助于機(jī)車的數(shù)據(jù)記錄的方式，分析故障發(fā)生時(shí)的機(jī)車狀態(tài)進(jìn)而判斷故障點(diǎn)。但是個(gè)別情況下，機(jī)車并沒有相應(yīng)的故障記錄。因此有必要從主斷路器工作、控制原理著手，找到故障分析方法，并提出相應(yīng)的對策。按照此方法，對實(shí)際發(fā)生的機(jī)車主斷路器活故障，進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的對策。

1 常見主斷路器活故障

(1)主斷路器閉合故障

在滿足主斷路器閉合條件的情況下，司機(jī)扳下主斷路器閉合開關(guān)，發(fā)出主斷路器閉合指令，但機(jī)車控制系統(tǒng)(CCU、TCU)沒有收到主斷路器閉合信號(hào)，經(jīng)蓄電池復(fù)位后，故障消失。例如:

①441機(jī)車故障現(xiàn)象為在機(jī)車使用過程中，突然發(fā)生主斷閉合故障，通過蓄電池復(fù)位后，故障消失;

②255、260機(jī)車故障現(xiàn)象為只在啟機(jī)自檢后，第1次合主斷路器時(shí)，合不上主斷路器。隨后再合第2次，主斷路器可以閉合，閉合故障消失。

(2)主斷路器斷開故障

司機(jī)扳下主斷路器分?jǐn)嚅_關(guān)，發(fā)出主斷路器分?jǐn)嘀噶?，但機(jī)車控制系統(tǒng)沒有收到主斷路器分?jǐn)嘈盘?hào)，經(jīng)蓄電池復(fù)位后故障消失。例如236機(jī)車故障現(xiàn)象為在機(jī)車使用過程中，突然發(fā)生主斷斷開故障，通過蓄電池復(fù)位后，故障消失。

(3)主斷路器無故斷開

機(jī)車正常運(yùn)行過程中，司機(jī)未扳下主斷路器分?jǐn)嚅_關(guān)，機(jī)車控制系統(tǒng)未發(fā)出主斷路器分?jǐn)嘀噶?，但主斷路器自?dòng)斷開。主斷路器斷開后，允許閉合而且沒有相應(yīng)的故障記錄。例如:

461機(jī)車故障現(xiàn)象為在機(jī)車使用過程中，司機(jī)正常操縱牽引/制動(dòng)手柄，機(jī)車主斷路器自動(dòng)跳開。機(jī)車回機(jī)務(wù)段試驗(yàn)，故障現(xiàn)象消失，且機(jī)車數(shù)據(jù)軟件未報(bào)故障。

2 主斷路器的工作原理

HXD1B型真空斷路器控制單元原理圖，如圖1所示。結(jié)合真空斷路器動(dòng)作過程，其控制過程分析如下。

圖1 HXD1B型真空斷路器控制單元原理圖

2.1 合閘過程

當(dāng)正極電源進(jìn)入電路板后，主斷路器保持線圈、延時(shí)繼電器同時(shí)得電，如果風(fēng)壓滿足要求，則電路板上的MOS管導(dǎo)通，主斷路器電磁閥線圈、計(jì)數(shù)器同時(shí)得電，電磁閥打開，同時(shí)計(jì)數(shù)器次數(shù)加1。壓縮空氣由儲(chǔ)風(fēng)缸通過電磁閥流入壓力氣缸，推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)觸頭隨之移動(dòng)。經(jīng)過500 ms后，主觸頭已經(jīng)閉合，活塞也已經(jīng)到達(dá)行程末端。此時(shí)延時(shí)繼電器動(dòng)作，其常閉觸頭斷開，MOS管關(guān)斷，電磁閥線圈隨之失電，壓力氣缸內(nèi)的空氣排出，合閘過程結(jié)束。

2.2 分閘過程

當(dāng)給出分閘指令后，控制電路板失電，保持線圈隨之失電，活塞在彈簧力作用下(恢復(fù)彈簧、肘節(jié)機(jī)構(gòu)等)移動(dòng)，主觸頭打開，斷路器分閘。

3 主斷路器的控制原理

主斷回路分為硬件環(huán)和軟件環(huán)兩個(gè)部分［1］，其中硬件環(huán)包括非常按鈕(43-S10和43-S20)、鑰匙箱塞門、布赫繼電器3部分，軟件環(huán)包括TCU和CCU允許。在所有合主斷條件都滿足的情況下，主斷允許繼電器(21-A11-K02)將會(huì)得電，閉合主斷環(huán)。當(dāng)閉合主斷的條件都滿足時(shí)，司機(jī)通過操作端主斷扳鈕，給出合主斷命令，Compact I/O將讀入司機(jī)指令，通過MVB傳送至CCU，發(fā)出合主斷申請。CCU綜合判斷后將發(fā)出合主斷指令通過MVB至SKS3，輸出接口A13B_06和A140_02將輸出高電平閉合主斷合繼電器(21-A11-K01)，主斷將閉合。其原理圖如圖2。

圖2 主斷控制原理圖

4 故障排查

4.1 主斷路器閉合、斷開故障檢查

在查找故障的過程中，發(fā)現(xiàn)目前的控制系統(tǒng)中，CCU以E131_15的狀態(tài)來判斷主斷路器控制板是否得電，并予以記錄。但是E131_15的信號(hào)來自主斷路器閉合繼電器線圈，而非主斷路器電磁閥輸入端，因此，E131_15并不能反映故障時(shí)主斷路器電磁閥是否得電，也無法判斷是主斷路器本身故障，還是外部控制電路故障。

而通過主斷路器工作原理分析，可以看出主斷路器的電磁閥和計(jì)數(shù)器均來自同一電源，因此從計(jì)數(shù)器的讀數(shù)變化，可以判斷主斷電磁閥是否得電。依據(jù)這種方法，我們在查找主斷路器故障時(shí)

(1)要求檢修人員每次試車時(shí)，先按照下面的格式，記錄主斷路器計(jì)數(shù)器數(shù)值A(chǔ)，例如:

車號(hào)255主斷編號(hào)201001046時(shí)間5/16 9:00計(jì)數(shù)器數(shù)值236

(2)開始試車，并記錄下閉合主斷板鍵開關(guān)的次數(shù)B;

(3)發(fā)生故障后，再次按照上面的格式，記錄主斷路器計(jì)數(shù)器數(shù)值C;

(4)分析兩次數(shù)值的差別，如果A+B=C，則說明發(fā)生故障時(shí)，主斷路器電磁閥得電，但主斷路器沒有閉合，應(yīng)為主斷路器本身故障，如果A+B＞C，則說明發(fā)生故障時(shí)，主斷電磁閥沒有得電，應(yīng)為外部控制電路故障。

利用這種方法，我們判斷出441、255、260、236機(jī)車的主斷路器本身存在故障，更換后未再發(fā)生該故障。后經(jīng)廠家反映，這4臺(tái)車是主斷路器的電磁閥存在故障。此外，為了便于更好的排查機(jī)車故障，完善主斷路器的軟件保護(hù)，將發(fā)現(xiàn)的問題反饋給了生產(chǎn)廠家，請對方考慮在=92-X151.14的44號(hào)排插(主斷路器電磁閥控制信號(hào)引入端)，引出一個(gè)信號(hào)至CCU，以監(jiān)控主斷路器電磁閥是否得電，完善機(jī)車控制系統(tǒng)。

4.2 主斷路器無故斷開故障檢查

在查找461故障處的過程中，在A13B_06至主斷路器硬件環(huán)出線分支點(diǎn)的連線上，串入了一個(gè)自動(dòng)開關(guān)。待機(jī)車起動(dòng)后提手柄時(shí)，斷開自動(dòng)開關(guān)，機(jī)車雖然會(huì)跳主斷，但并不報(bào)故障。同樣在主斷路器電磁閥控制信號(hào)引入線上串入自動(dòng)開關(guān)，按照上述方法試驗(yàn)，故障現(xiàn)象相同。

通過模擬故障，判定是主斷路器的控制回路存在故障。在對硬件環(huán)的出現(xiàn)進(jìn)行測量后，確定不存在虛接的現(xiàn)象。更換了CCU的輸出模塊(A13B_06、A140_02)，未再發(fā)生該故障。同時(shí)，可以看出在主斷路器閉合后，主斷路器控制回路如果發(fā)生故障，機(jī)車雖然會(huì)跳主斷，但并不報(bào)故障。這應(yīng)該是機(jī)車在軟件保護(hù)方面的隱患。已建議生產(chǎn)廠家在數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，增加相應(yīng)故障代碼，將該類故障納入軟件保護(hù)范疇。

5 結(jié)束語

在廠家未對機(jī)車軟件升級(jí)前，建議讀者在遇到主斷路器斷開故障時(shí)，能借鑒本文提到的方法查找故障，不要輕易放車，或者盲目更換主斷路器，以致機(jī)車故障沒有消除，仍帶病運(yùn)行，進(jìn)而影響鐵路運(yùn)輸安全。

［1］ 南車株洲電力機(jī)車有限公司.HXD1B型機(jī)車客戶培訓(xùn)文件電器部分［Z］.株洲:南車株洲電力機(jī)車有限公司.2009.

Cause Analysis and Countermeasures of Live Faults of Main Circuit Breaker for HX_D1B Locomotives

ZHOU Min
(Zhengzhou Locomotive Depot，Zhengzhou Railway Bureau，Zhengzhou 450053 Henan，China)

Main circuit breaker is the main switch of electrical connectivity and disjunction between locomotives and catenary，and is the most important protective equipment of locomotives.Once the failure of main circuit breaker occurs，it is likely to lead to the running equipment fault.Based on the working and control theory of main circuit breaker and the live faults in the actual process，this paper analyzes the fault reason，and puts forward the corresponding countermeasures.

main circuit breaker;live fault;data analysis;counter

U269.6

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2015.01.19

1008－7842(2015)01－0085－02

)男，工程師(

2014－07－14)