極寒環(huán)境下HXD3D型機(jī)車適應(yīng)性研究

方坤榮

摘要：本文通過(guò)對(duì)HXD3D型機(jī)車運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行考察，了解HXD3D型機(jī)車在極寒天氣下的運(yùn)用性能，發(fā)現(xiàn)運(yùn)用中出現(xiàn)的問(wèn)題，便于后續(xù)機(jī)車的改進(jìn)，提升用戶滿意度。

關(guān)鍵詞：極寒；HXD3D；適應(yīng)性

引言：

HXD3D型交流傳動(dòng)快速客運(yùn)電力機(jī)車是在HXD3型和HXD3B 型電力機(jī)車基礎(chǔ)上研制的六軸7200kW干線客運(yùn)電力機(jī)車，其滿足環(huán)境溫度在-40℃～+40℃的條件下平穩(wěn)運(yùn)行。[1]2017年12月，哈爾濱至滿洲里區(qū)間濱洲線電氣化鐵路全線開通，其客運(yùn)線主要由配屬哈爾濱局三棵樹機(jī)務(wù)段HXD3D型機(jī)車擔(dān)當(dāng)交路，該地區(qū)冬季最低氣溫可達(dá)-50℃以下，這是我公司生產(chǎn)HXD3D型機(jī)車首次在如此高寒地區(qū)運(yùn)行，特對(duì)其適應(yīng)性做出調(diào)研。

1機(jī)車適應(yīng)性調(diào)查

1.1 空轉(zhuǎn)問(wèn)題

冬季鋼軌由于其導(dǎo)熱散熱能力較好，極易結(jié)冰。對(duì)于客運(yùn)線，在早上第一趟車運(yùn)行時(shí)，由于一夜的空置，鋼軌會(huì)結(jié)一層薄冰，其輪軌關(guān)系最差，摩擦系數(shù)最小，很容易發(fā)生空轉(zhuǎn)，尤其遇到上坡道，極可能造成機(jī)車空轉(zhuǎn)嚴(yán)重，無(wú)法正常爬坡。三棵樹機(jī)務(wù)段HXD3D機(jī)車多臺(tái)機(jī)車因空轉(zhuǎn)問(wèn)題，牽引力不足，造成機(jī)破。

在發(fā)生空轉(zhuǎn)時(shí)，一般司機(jī)為抑制空轉(zhuǎn)會(huì)進(jìn)行將級(jí)位手柄拉回零位并進(jìn)行點(diǎn)踩撒砂操作。此種操作在空轉(zhuǎn)不是很嚴(yán)重時(shí)能夠進(jìn)行抑制，但在發(fā)生嚴(yán)重空轉(zhuǎn)時(shí)，其抑制效果甚微。HXD3D型機(jī)車為抑制空轉(zhuǎn)，其微機(jī)（TCMS）程序內(nèi)能自行監(jiān)測(cè)并發(fā)出指令控制牽引力輸出進(jìn)行抑制緩解，所以建議在發(fā)生空轉(zhuǎn)時(shí)，不要進(jìn)行回手柄操作。同時(shí)，由于撒砂系統(tǒng)管路為由機(jī)車中間部位向兩端排列，充風(fēng)建立壓力時(shí)間較長(zhǎng)，點(diǎn)踩撒砂將很難為管路建立壓力，可能造成無(wú)法正常撒砂。所以，在發(fā)生空轉(zhuǎn)時(shí)，建議司機(jī)不要操作級(jí)位手柄，并且踩住撒砂超過(guò)30秒直至空轉(zhuǎn)消失。

1.2 橡膠產(chǎn)品性能

機(jī)車上橡膠產(chǎn)品較多，多用于各種密封件及防護(hù)件。同時(shí)，橡膠件對(duì)溫度較敏感，超出其工作范圍很容易發(fā)生變質(zhì)。由于HXD3D型機(jī)車能滿足-40℃溫度下運(yùn)行，而濱州線西北部部分線路環(huán)境溫度最低已低于-40℃，高速運(yùn)行時(shí)溫度將會(huì)更低，一般會(huì)比環(huán)溫還要低10℃以上。

受電弓阻尼器防護(hù)套為波紋式可伸縮橡膠產(chǎn)品。其位于機(jī)車車頂受電弓中組件，在進(jìn)行升降弓時(shí)，隨阻尼器進(jìn)行伸縮，起到防塵防護(hù)作用。其工況較為惡劣，運(yùn)行中直接暴露在外，在哈局冬季環(huán)境中運(yùn)行，車頂溫度可達(dá)到-50℃以下。機(jī)車回段整備時(shí)，時(shí)常發(fā)現(xiàn)部分防護(hù)套已經(jīng)變質(zhì)，變得非常脆，在升降弓過(guò)程中，極易發(fā)生斷裂。此處有防塵、防護(hù)作用，并不會(huì)對(duì)機(jī)車行車安全造成影響，但會(huì)對(duì)用戶日常檢修造成很多麻煩，在冬季將會(huì)增加很多檢修成本，建議對(duì)該防護(hù)套進(jìn)行改造，使其適應(yīng)高寒地區(qū)的運(yùn)行工況。

安全閥，機(jī)車風(fēng)管路中重要的組成部分，其通過(guò)彈簧的形變與橡膠密封圈的密封達(dá)到當(dāng)超過(guò)規(guī)定風(fēng)壓值時(shí)排風(fēng)的目的。機(jī)車上常用的有1100kpa、950kpa和450kpa安全閥。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，由于2017年冬的極寒天氣，對(duì)于橡膠密封件的考驗(yàn)非常大，有部分機(jī)車出現(xiàn)450kpa安全閥在橡膠密封圈密封面處漏風(fēng)現(xiàn)象。通過(guò)拆解發(fā)現(xiàn)橡膠密封圈相較原來(lái)存在變硬的現(xiàn)象，致使密封不嚴(yán)，出現(xiàn)漏風(fēng)。應(yīng)急處理可通過(guò)調(diào)大其整定值，使其密封處壓接更牢固進(jìn)行處理，但機(jī)車回段后務(wù)必更換新的安全閥。由于本次極寒天氣為多年難遇的特殊情況，并且HXD3D型機(jī)車為首次在極寒天氣中運(yùn)行，所以在做防寒加熱時(shí)未考慮到安全閥處的防寒問(wèn)題，在今后做防寒時(shí)，可考慮在安全閥上，尤其是450kpa安全閥上增加加熱套，以保護(hù)其密封圈橡膠的性能。

制動(dòng)軟管，位于機(jī)車走行部部分，分為制動(dòng)缸軟管、停放缸軟管，型號(hào)共計(jì)6種，每臺(tái)車24根。在2018年2月，經(jīng)過(guò)整個(gè)極寒天氣，在逐漸回暖時(shí)，發(fā)現(xiàn)車下制動(dòng)軟管出現(xiàn)漏風(fēng)現(xiàn)象，并且大范圍機(jī)車都存在一定程度的漏風(fēng)。通過(guò)對(duì)多臺(tái)機(jī)車的普查，發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)處全部為風(fēng)管壓接處。此種漏風(fēng)尚未影響機(jī)車保壓，但無(wú)法排除進(jìn)一步擴(kuò)大漏風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)，尤其停放制動(dòng)管路，一旦漏風(fēng)嚴(yán)重，達(dá)到無(wú)法充風(fēng)保壓的情況，將會(huì)造成運(yùn)行中停放制動(dòng)抱閘，機(jī)車無(wú)法正常緩解，造成機(jī)破等一系列問(wèn)題。為降低風(fēng)險(xiǎn)，將車下制動(dòng)軟管進(jìn)行全范圍的更換。對(duì)于出現(xiàn)漏風(fēng)的制動(dòng)軟管，將其返回生產(chǎn)廠家進(jìn)行拆解分析，發(fā)現(xiàn)漏風(fēng)處為橡膠密封圈與管路壓接實(shí)現(xiàn)密閉，此時(shí)該處密封圈已出現(xiàn)不同程度的龜裂，造成密封不良，出現(xiàn)漏風(fēng)。通過(guò)了解，該處制動(dòng)軟管在全國(guó)其他地區(qū)應(yīng)用過(guò)程中并未出現(xiàn)過(guò)類似以上情況，并且2016年冬該批車在哈局運(yùn)用時(shí)同樣沒(méi)有出現(xiàn)以上情況，而唯一不同的是2017年冬開通了濱州線，走進(jìn)了我國(guó)北部極寒地帶。極低的溫度造成此處橡膠密封圈龜裂，出現(xiàn)漏風(fēng)。

機(jī)車上橡膠產(chǎn)品一般適用溫度能達(dá)到-50℃，當(dāng)超出其適用溫度，其將以很快速度發(fā)生變質(zhì)，尤其以密封件體現(xiàn)最為明顯，將出現(xiàn)漏風(fēng)、滲油等密閉不良的情況。對(duì)于在高寒地區(qū)運(yùn)用的機(jī)車，在機(jī)車生產(chǎn)過(guò)程中如果能對(duì)橡膠產(chǎn)品的型號(hào)進(jìn)行調(diào)整，以使其能適應(yīng)極端溫度環(huán)境，將會(huì)大大提高機(jī)車在冬季的穩(wěn)定性。

1.3 風(fēng)管路中存水問(wèn)題

在空氣壓縮機(jī)進(jìn)行打風(fēng)時(shí)，會(huì)將空氣中的水汽同樣打進(jìn)總風(fēng)中，在進(jìn)入總風(fēng)前通過(guò)干燥器將大部分水汽進(jìn)行干燥，保障總風(fēng)中基本不含水汽。但干燥器干燥效果不會(huì)達(dá)到100%，總會(huì)有部分水汽進(jìn)入總風(fēng)，并到達(dá)各支路中，主要存于制動(dòng)管路及升弓管路中。

在制動(dòng)管路中，由于總風(fēng)到制動(dòng)管路最先經(jīng)過(guò)制動(dòng)柜，并且制動(dòng)柜處管路彎曲復(fù)雜，若有多余水汽大多存于此處。常見(jiàn)存水處為制動(dòng)柜上壓力開關(guān)模塊處，在冬季，若該處不做防寒處理，壓力開關(guān)處通道將逐漸因水汽在管壁處析出冷凝水并凍結(jié)，使通道直徑變小，過(guò)風(fēng)較慢，造成壓力值與實(shí)際值不符。出現(xiàn)在總風(fēng)達(dá)到900kpa還繼續(xù)打風(fēng)造成安全閥動(dòng)作或當(dāng)總風(fēng)低于750kpa時(shí)空壓機(jī)也不進(jìn)行打風(fēng)等一系列反?，F(xiàn)象。在制動(dòng)柜各閥件模塊處，增加防寒加熱套可有效緩解制動(dòng)柜處結(jié)冰情況。

在升弓管路中，由于管路要由機(jī)械間向車頂排列，到達(dá)受電弓，所以管路中存水的話將主要存于管路最低點(diǎn)，水會(huì)流到升弓氣路板上的壓力開關(guān)處，若此處凍結(jié)，將會(huì)造成升弓回路過(guò)風(fēng)慢，受電弓氣囊壓力建立慢，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)造成超出升弓時(shí)間，造成“自動(dòng)降弓裝置動(dòng)作”，使受電弓無(wú)法升起。若想使管路通暢，可在存水點(diǎn)管路設(shè)置一排水旁通及塞門，定期對(duì)升弓風(fēng)回路進(jìn)行排水，將有效解決此問(wèn)題。

1.4 機(jī)車段備存放

機(jī)車除在線上運(yùn)行外，一部分機(jī)車回段后會(huì)在段內(nèi)停留較長(zhǎng)時(shí)間，如果冬季機(jī)車長(zhǎng)期處于室外冷機(jī)停放狀態(tài)，車頂受電弓等活動(dòng)件將極易被凍住，造成想再次動(dòng)作時(shí)，無(wú)法正常啟動(dòng)。所以在冬季，機(jī)務(wù)段一般對(duì)電力機(jī)車打溫提出一定要求。

打溫時(shí)，一般要求打溫司機(jī)升弓使車上設(shè)備全部投入工作，使其處于熱機(jī)狀態(tài)，并將防寒加熱全部打開，一段時(shí)間后交替升另一個(gè)受電弓，確定兩個(gè)弓都處于可升起狀態(tài)，總打溫時(shí)間一般不低于20分鐘。并且當(dāng)環(huán)境溫度在-20℃以下時(shí)，每隔2小時(shí)進(jìn)行一次打溫，環(huán)境溫度在-20℃及以上時(shí)，每隔3小時(shí)進(jìn)行一次打溫作業(yè)。此種方式很好的使機(jī)車一直處于熱備狀態(tài)，當(dāng)臨時(shí)想用車時(shí)，可直接運(yùn)用，極大的滿足用戶的使用要求。

結(jié)語(yǔ)：

通過(guò)此次調(diào)研，發(fā)現(xiàn)HXD3D型機(jī)車在高寒地區(qū)運(yùn)行相對(duì)較為穩(wěn)定，但暴露出的問(wèn)題同樣很多，一些問(wèn)題亟待解決。這只是HXD3D型機(jī)車度過(guò)的第一個(gè)極寒冬季，相信在今后的逐步改造改進(jìn)中，該型車會(huì)越來(lái)越適應(yīng)此環(huán)境下的運(yùn)用，提高用戶運(yùn)用滿意度。

參考文獻(xiàn)

[1]HXD3D型交流傳動(dòng)快速客運(yùn)電力機(jī)車使用說(shuō)明書.中國(guó)北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司，2012.

（作者單位：中車大連機(jī)車車輛有限公司）