DK-2型制動(dòng)系統(tǒng)的故障分析

張省偉 王曉琴

（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 710014）

引言

DK-2型制動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)、作用原理、性能及操縱方法等方面，與一般機(jī)車空氣制動(dòng)系統(tǒng)有較大差異，故障的性質(zhì)與特征也不相同，造成故障的原因也較為復(fù)雜多樣[1]。如接線頭、插座和電子元件的虛焊會(huì)造成控制功能的錯(cuò)誤，電空閥線圈斷路和控制導(dǎo)線短路、接地會(huì)造成執(zhí)行部件不動(dòng)作，各種活塞、滑閥的卡滯造成風(fēng)路不能溝通，彈簧、橡膠件的老化使閥類部件不能動(dòng)作或性能下降，部件小縮孔或排氣孔堵塞使部件動(dòng)作不到位等。因此，在機(jī)車運(yùn)行及檢修實(shí)踐中，制動(dòng)系統(tǒng)的故障是千變?nèi)f化的[2]。

1 DK-2型制動(dòng)系統(tǒng)的主要控制原理

DK-2型制動(dòng)系統(tǒng)采用微機(jī)模擬控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)小閘對機(jī)車的單獨(dú)制動(dòng)控制和大閘對列車的自動(dòng)制動(dòng)控制，電控制動(dòng)控制器中的大閘和小閘發(fā)送電信號(hào)到制動(dòng)控制單元BCU，列車制動(dòng)管/均衡風(fēng)缸控制單元接收BCU信號(hào)并控制均衡風(fēng)缸壓力，進(jìn)而控制中繼閥、列車制動(dòng)管的壓力；同時(shí)，閘缸（制動(dòng)缸）預(yù)控模塊根據(jù)BCU和列車制動(dòng)管信號(hào)控制制動(dòng)缸預(yù)控壓力，進(jìn)而控制分配閥，實(shí)現(xiàn)對制動(dòng)缸壓力的控制，如圖1所示。

制動(dòng)系統(tǒng)故障的判斷處理一般是在熟悉系統(tǒng)部件、控制原理及操縱方法的基礎(chǔ)上，分類排查電路、氣路故障，對每一類故障化整為零，逐步縮小范圍。

2 故障案例[3]

裝備DK-2型制動(dòng)系統(tǒng)的電力機(jī)車在檢修作業(yè)完畢后，按照制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)程序進(jìn)行庫內(nèi)試驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員將大閘從運(yùn)轉(zhuǎn)位推至制動(dòng)位，機(jī)車制動(dòng)缸壓力應(yīng)隨列車制動(dòng)管減壓量的增加而增加。然而在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，大閘推至制動(dòng)位后，制動(dòng)缸無壓力的故障時(shí)有發(fā)生。

3 故障現(xiàn)象的確認(rèn)

在確認(rèn)故障現(xiàn)象前，要做好安全防護(hù)工作，施加停放制動(dòng)，做好防溜措施，確認(rèn)車上車下無其他人作業(yè)，正確穿戴，確認(rèn)制動(dòng)系統(tǒng)是否處于正常的工作狀態(tài)。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1）制動(dòng)機(jī)的本、補(bǔ)位置正確；

圖1 DK-2型制動(dòng)系統(tǒng)的控制原理

2）制動(dòng)屏柜上除139塞門和155塞門關(guān)閉外，其他所有塞門均處于開通狀態(tài)；

3）轉(zhuǎn)換閥153處于正常位；

4）BCU扭子開關(guān)模式正確；

5）制動(dòng)系統(tǒng)處于電空位狀態(tài)；

6）總風(fēng)壓力在規(guī)定范圍內(nèi)（750~900±20）kPa；

7）機(jī)車空氣管路系統(tǒng)各塞門位置正確。

試驗(yàn)時(shí)，按照機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)要求進(jìn)行試驗(yàn)，將大閘從運(yùn)轉(zhuǎn)位推至制動(dòng)位，觀察制動(dòng)缸壓力的變化，列車制動(dòng)管定壓（額定壓力）為600 kPa時(shí)，列車制動(dòng)管的減壓量和制動(dòng)缸的壓力值對應(yīng)關(guān)系見表1。

表1 列車制動(dòng)管減壓量和制動(dòng)缸壓力值對應(yīng)關(guān)系 kPa

確認(rèn)大閘推至制動(dòng)位后制動(dòng)缸無壓力的故障后，根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析。

4 故障原因分析

大閘從運(yùn)轉(zhuǎn)位推至制動(dòng)位，制動(dòng)缸無壓力，而小閘處于制動(dòng)位時(shí)，制動(dòng)缸壓力上升正常。圖2為DK-2型制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)缸控制模塊原理圖，從圖2可以看出，大閘、小閘制動(dòng)時(shí)，控制制動(dòng)缸壓力的作用管通路均為：總風(fēng)→制動(dòng)缸預(yù)控風(fēng)缸→作用管?？傦L(fēng)通往作用管的氣路應(yīng)無故障。

制動(dòng)缸預(yù)控模塊接受大閘、小閘發(fā)出的指令，根據(jù)列車制動(dòng)管減壓量計(jì)算出制動(dòng)缸預(yù)控壓力的目標(biāo)值，比較目標(biāo)值與制動(dòng)缸預(yù)控壓力傳感器反饋的制動(dòng)缸預(yù)控壓力實(shí)時(shí)值，進(jìn)而對進(jìn)、排氣高速電空閥PWM進(jìn)行控制，達(dá)到精確控制制動(dòng)缸預(yù)控壓力的目的[4]。

因此，可初步判斷大閘制動(dòng)后制動(dòng)缸無壓力的原因有以下幾點(diǎn)：

1）均衡風(fēng)缸未減壓，導(dǎo)致列車制動(dòng)管不減壓；

2）均衡風(fēng)缸正常減壓而列車制動(dòng)管未減壓；

3）大閘處于制動(dòng)位時(shí)，列車制動(dòng)管傳感器采集數(shù)值為0；

4）小閘處發(fā)生故障，使小閘處于運(yùn)轉(zhuǎn)位時(shí)給BCU錯(cuò)誤地輸入了緩解信號(hào)，導(dǎo)致大閘無法實(shí)施制動(dòng)。

5 故障判斷及處理方法分析

5.1 均衡風(fēng)缸未減壓

圖3為DK-2型制動(dòng)系統(tǒng)列車制動(dòng)管/均衡風(fēng)缸控制模塊原理圖。從圖3所示可以看出，將大閘從運(yùn)轉(zhuǎn)位推至制動(dòng)位，均衡風(fēng)缸未減壓的原因是均衡風(fēng)缸不能通過制動(dòng)高速閥257YV減壓。

處理故障的總體思路是先看電路再看氣路。

圖2 DK-2型制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)缸控制模塊原理圖

圖3 DK-2型制動(dòng)系統(tǒng)列車制動(dòng)管/均衡風(fēng)缸控制模塊原理圖

1）查看大閘處于制動(dòng)位時(shí)BCU是否接受輸入指令，此時(shí)BCU輸入板第7點(diǎn)位燈亮，制動(dòng)區(qū)第7點(diǎn)位燈亮。

表2為大閘、小閘對應(yīng)BCU的輸入表（對應(yīng)插頭點(diǎn)位、線號(hào)等）。

表2 BCU的輸入表

將大閘推向制動(dòng)位，觀察BCU的輸入點(diǎn)位是否正確。如輸入點(diǎn)位不正確，借助萬用表確認(rèn)故障部位。大閘處于制動(dòng)位時(shí)，806線得電。不同批次的機(jī)車布線是有區(qū)別的，有均衡冗余和有緊急旁路的機(jī)車，806線對應(yīng)制動(dòng)柜端子排1XT-7點(diǎn)。當(dāng)輸入第7點(diǎn)位燈不亮，用萬用表測量806（1XT-7）和400之間的直流電壓。如有蓄電池電壓在110 V左右，可初步判定為輸入板故障，更換BCU輸入板。如無110 V左右電壓，斷開蓄電池電源，拔下大閘插頭，用萬用表歐姆擋測量大閘插頭第5點(diǎn)位和制動(dòng)柜端子排1XT-7點(diǎn)位之間導(dǎo)線通斷情況，如正常，可初步判定為大閘故障，仔細(xì)檢查大閘插頭插針有無歪斜、制動(dòng)柜端子排內(nèi)有無斷線等情況后更換大閘。

2）在輸入信號(hào)正常的情況下查看BCU的輸出信號(hào)，PWM板第2點(diǎn)位在大閘處于制動(dòng)位時(shí)會(huì)亮燈（均衡風(fēng)缸達(dá)到預(yù)設(shè)定壓后滅燈）。測量856（1XT-46）和857（2XT-1）兩點(diǎn)之間的直流電壓，或者拔掉257YV高速電空閥插頭，測量856和857兩者之間的電壓。如有24V電壓，可初步判定為高速電空閥故障，在更換高速電空閥前，仔細(xì)檢查氣路板是否通暢以及高速電空閥插頭接線是否牢靠。如無24 V電壓，考慮逐一更換PWM板、模擬板、控制板直到故障消除，在更換BCU插件前，仔細(xì)檢查BCU后座插頭的插針有無歪斜、縮針等現(xiàn)象。

5.2 均衡風(fēng)缸正常減壓而列車制動(dòng)管不減壓

從圖3可以看出，均衡風(fēng)缸正常減壓而列車制動(dòng)管不減壓的原因是列車制動(dòng)管通過中繼閥的排風(fēng)通道不暢。

1）在電空閥集成模塊旁邊探聽遮斷電空閥255YV的排氣孔是否有排氣聲音，也可用手按壓住排氣孔再松開，如有排氣聲音，可能是電空閥255YV口關(guān)閉不嚴(yán)，或卡滯導(dǎo)致遮斷閥遮斷了列車制動(dòng)管，導(dǎo)致列車制動(dòng)管的排風(fēng)通道不能開通?？捎寐萁z刀按壓電空閥255YV的芯桿來回動(dòng)作幾次，查看故障是否消除。如果判定為電空閥255YV故障，應(yīng)更換電空閥。

2）排除電空閥255YV故障后，考慮到中繼閥本身是否卡滯導(dǎo)致排氣閥不能開啟，可更換故障中繼閥。如果更換中繼閥后故障依舊未消除，可更換遮斷閥繼續(xù)排查。

3）故障依舊未消除的情況下，可考慮列車的管路是否通暢?？刹鸪跀嚅y，將大閘推至運(yùn)轉(zhuǎn)位，用總風(fēng)進(jìn)行吹掃判斷。

5.3 列車制動(dòng)管傳感器采集值為0

列車制動(dòng)管定壓為600 kPa時(shí)，列車制動(dòng)管傳感器采集值在-25~660 kPa之間不會(huì)報(bào)故障。當(dāng)大閘推至運(yùn)轉(zhuǎn)位列車制動(dòng)管被BCU采集的數(shù)值一直為0時(shí)，列車制動(dòng)管雖然能充至定壓，但是大閘從運(yùn)轉(zhuǎn)位推至制動(dòng)位時(shí)，制動(dòng)缸控制模塊無法收到列車制動(dòng)管減壓信號(hào)而使制動(dòng)缸無壓力。采集值為0的原因可能是列車制動(dòng)管壓力傳感器故障，也可能是模擬板故障，可采取逐一更換配件的方法來判斷。

5.4 小閘處于運(yùn)轉(zhuǎn)位時(shí)給BCU錯(cuò)誤地輸入了緩解信號(hào)

對于機(jī)車時(shí)有發(fā)生大閘處于制動(dòng)位制動(dòng)缸無壓力的故障，下載BCU數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)操作端有小閘緩解位信號(hào)輸入時(shí)可判定為小閘故障，可更換制動(dòng)控制器。

1 李益民，聶小武，馬力，等.電力機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2017

2 余文斌.韶山9型電力機(jī)車[M].北京：中國鐵道出版社，2005

3 南杰，黃志武.DK-2制動(dòng)機(jī)的氣動(dòng)系統(tǒng)故障診斷技術(shù)研究[J].石家莊鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，26（3）：61-69

4 高風(fēng)，劉豫湘，鄧?yán)钇剑?DK-2型機(jī)車電空制動(dòng)機(jī)與Locotrol同步控制設(shè)備通信裝置的研究[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2010，33（2）：38-40