DK-2制動機觸發(fā)牽引封鎖的原因分析及對策

程 檳

（中國鐵路南寧局集團公司南寧機務段，工程師，廣西 南寧 530001）

南寧局集團公司南寧機務段配屬HXD1C 型電力機車153 臺，主要擔當南昆線貨運牽引任務。其中，29 臺HXD1C 型電力機車裝有中車株洲電力機車有限公司制動分公司開發(fā)研制的DK-2 型制動機。DK-2 型制動機是在DK-1 型電空制動機的基礎(chǔ)上開發(fā)研制而成，具有微機模擬控制、網(wǎng)絡通訊、故障智能診斷等信息功能，因其設(shè)計功率高達7 200 KW，在2012 年于HXD 系列機車裝車后一直作為單機使用。但由于南寧局集團公司管轄的南昆線百色至昆明區(qū)段長大坡道多、牽引噸數(shù)大，該型機車從中車資陽、中車戚墅堰新接回段整修后馬上投入雙機重聯(lián)牽引。在使用中發(fā)現(xiàn)DK-2型制動機做補機重聯(lián)運行時，在列車速度達到5km/h 以上時常報“重聯(lián)機車牽引封鎖”，導致機車卸載無法正常牽引，嚴重擾亂行車組織秩序。為此，必須對牽引封鎖的原因進行深入剖析并制定對策，以杜絕類似故障再次發(fā)生，確保鐵路運輸安全。

1 故障概況

2018 年2 月份南昆線上發(fā)生了9 件HXD1C 型電力機車雙機重聯(lián)牽引封鎖故障，梳理發(fā)現(xiàn)故障的重聯(lián)機車均為2 月份剛投入運用裝有DK-2 型制動機的HXD1C 型電力機車。摘取5 件典型故障情況如表1所示。

表1 -12月份HXD1C機車重聯(lián)運行牽引封鎖故障（部分）

表1 -2 2月份HXD1C機車重聯(lián)運行牽引封鎖故障（部分）

2 故障原因分析

經(jīng)過對線上9 件故障信息進行統(tǒng)計分析，并咨詢當時110 值班人員和值乘乘務員，在線上出現(xiàn)故障后，LCDM 制動顯示屏無任何故障提示，IDU 微機顯示屏僅提示“重聯(lián)車牽引封鎖”，歷史故障記錄中無任何故障記錄，且對機車進行大復位（重合蓄電池）后，再次走車試驗機車一切正常。

2.1 故障初步判斷 通過對故障信息梳理后初步判斷：既然機車故障后采用大復位方法進行處理，故障能消除，說明故障點在網(wǎng)絡系統(tǒng)。那么，對于上述故障可能為HXD1C 機車DTECS 網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中CCU 中央控制單元或BCU 制動控制單元在機車速度達到5 km/h以上時，出現(xiàn)了通訊錯誤、網(wǎng)絡堵塞或串信號等，這種情況下進行網(wǎng)絡系統(tǒng)復位，故障一般能夠消除。但又考慮到，2 月份此類故障連續(xù)出現(xiàn)了9 件，那么對于網(wǎng)絡通訊瞬時故障等偶發(fā)性因素引發(fā)的機車故障就需要有所質(zhì)疑。此外，新接回段的HXD1C機車CCU中央控制單元與自2013年在南寧機務段正常使用的HXD1C 機車CCU 中央控制單元功能一樣，無程序、控制邏輯的升級變動，認為CCU 中央控制單元故障無有力依據(jù)支撐；再則機車出現(xiàn)故障時，DK-2制動機顯示屏無任何故障提示，在停車后制動機試驗均無異常，也能初步判定BCU制動控制單元無故障。為此，有必要就是否還有其他條件引發(fā)了機車重聯(lián)車牽引封鎖，采取下載網(wǎng)絡數(shù)據(jù)等方法進行深入分析。

2.2 DTECS網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分析

2.2.1 CCU 中央控制單元數(shù)據(jù)分析 DTECS 網(wǎng)絡控制系統(tǒng)具有自診斷功能，便于機車用戶和技術(shù)維護人員直觀分析、掌握DTECS網(wǎng)絡控制系統(tǒng)信息及機車操作過程、機車工作環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄。利用專家系統(tǒng)軟件TDS V4.0.7，可以很直觀的利用計算機對診斷系統(tǒng)CCU 中央控制單元存儲的數(shù)據(jù)及內(nèi)容進行有效的分析，為機車實際故障的查找提供幫助和技術(shù)支持［1］。

我們選取2 月5 日HXD1C 8026 機車、2 月20 日HXD1C 6435 兩臺機車作為分析目標，下載其CCU中央控制單元數(shù)據(jù)，利用TDS V4.0.7 專家系統(tǒng)軟件進行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)了HXD1C 8026、HXD1C 6435這兩臺機車故障發(fā)生時存在五個數(shù)據(jù)共同點。一是機車速度均為5 km/h 左右；二是當觸發(fā)重聯(lián)車牽引封鎖前，有空氣制動請求存在；三是機車斷開電鑰匙后一直有大閘全制動位信號輸出；四是列車管壓力在500 kpa 左右；五是無制動缸壓力。根據(jù)HXD1C型電力機車牽引失效（封鎖）狀態(tài)保持和變化的邏輯條件，當機車速度大于5 km/h時，若有空氣制動施加或多個制動機投入，則機車牽引封鎖［1］。至此，初步找到了引發(fā)重聯(lián)機車牽引封鎖條件——有空氣制動請求存在。但是在機車重聯(lián)運行時，大閘置于重聯(lián)位并插上鎖銷，為什么會有大閘全制動信號？且故障時雖然有制動信號輸出，但是列車制動風管保持在500 kpa 并未減壓，也無制動缸壓力存在，邏輯上就不成立。

根據(jù)如圖1所示的DK-2制動機電氣原理圖，可知機車做補機時因電鑰匙為斷開狀態(tài)，說明電鑰匙聯(lián)鎖上的899線無電，則大閘總電源801線無電，此時不管大閘是否置于全制動位，805（I 端）線也必然無電，BCU 制動控制單元不會接收到任何位置信號。至此，可假設(shè)是CCU中央控制單元或BCU制動控制單元誤觸發(fā)了全制動信號，此判斷印證了機車大復位后故障可消除這一信息,因此需要進一步分析BCU制動控制單元數(shù)據(jù)，查看故障時是否有全制動信號記錄。

電鑰匙899（3132 DC110V+）

圖1 DK-2制動機電氣原理圖（I端大閘部分）

2.2.2 BCU制動控制單元數(shù)據(jù)分析 DK-2型制

動機具備數(shù)據(jù)記錄與存儲功能，在使用過程中對關(guān)鍵數(shù)據(jù)進行記錄并存儲，這些數(shù)據(jù)包括制動指令數(shù)據(jù)、壓力與流量值、網(wǎng)絡通信數(shù)據(jù)、故障信息、關(guān)鍵部件（包括關(guān)鍵塞門與重聯(lián)閥的位置）的狀態(tài)信息以及制動控制單元的輸出信息等內(nèi)容，通過制動控制單元的USB 接口可以將存儲的數(shù)據(jù)導出，供地面分析使用［2］。

為了準確找到發(fā)生故障的原因，我們在已對CCU中央控制單元數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，注重BCU制動控制單元數(shù)據(jù)的收集和運用，下載了作為分析目標的HXD1C 8026機車、HXD1C 6435兩臺機車BCU制動控制單元數(shù)據(jù)，通過DK-2 制動機地面數(shù)據(jù)分析軟件V1.0進行分析，具體分析內(nèi)容見圖2、圖3。

圖2 HXD1C機車8026大小閘閘位網(wǎng)絡數(shù)據(jù)截圖

從圖2、圖3 可以看出，故障發(fā)生時BCU 制動控制單元均接收到了8026、6435機車大閘全制動位信號，故可以排除CCU中央控制單元誤觸發(fā)全制動信號。

結(jié)合CCU和BCU網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分析，既然乘務員在大閘全制動位斷開了機車電鑰匙，又可進一步假定BCU 制動控制單元還能保持斷電鑰匙后大閘的位置信號，從而導致了機車牽引封鎖。也能進一步驗證是大閘發(fā)出了全制動位信號還是BCU 制動控制單元誤觸發(fā)全制動信號。

2.3 現(xiàn)場模擬試驗 為了驗證BCU 制動控制單元還能保持斷電鑰匙后大閘的位置信號，從而導致了機車牽引封鎖，我們選取兩臺機車做現(xiàn)場模擬試驗，其中DK-2型制動機機車做補機。

試驗方法：

1）本務機車為HXD1C 機車（CCBII 或DK-2），補機車為HXD1C機車（DK-2）。

2）連接兩車重聯(lián)線、平均管、總風管、列車管。

3）試驗補機斷電鑰匙前兩種手柄位置情況下牽引狀況：

（1）補機車第一種設(shè)置情況：大閘全制動位，小閘運轉(zhuǎn)位，斷機車電鑰匙，大閘放重聯(lián)位插上鎖銷，制動機設(shè)置為補機。本務機車進行牽引，當速度達到5km/h以上，確認本務機車顯示屏是否報“重聯(lián)機車牽引封鎖”。

（2）補機車第二種設(shè)置情況：大閘重聯(lián)位插上鎖銷，小閘全制動位，斷機車電鑰匙，制動機設(shè)置為補機。本務機車進行牽引，當速度達到5 km/h以上，確認本務機車顯示屏是否報“重聯(lián)機車牽引封鎖”。

試驗結(jié)果：第一種情況重聯(lián)機車觸發(fā)了牽引封鎖，BCU 制動控制單元記錄了大閘制動位信號，也記錄了小閘運轉(zhuǎn)位信號。第二種情況機車沒有觸發(fā)牽引封鎖，BCU 制動控制單元記錄了大閘重聯(lián)位信號，也記錄了小閘全制動位信號。

試驗結(jié)論：

（1）BCU 制動控制單元會記錄斷電鑰匙前大、小閘位置情況。

（2）大閘制動信號會導致機車牽引封鎖，小閘制動信號不會導致機車牽引封鎖。

經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場模擬后，終于找到DK-2 型制動機重聯(lián)運行牽引封鎖的原因。即，BCU 制動控制單元會保持斷電鑰匙前大閘位置信號，反饋給CCU 中央控制單元后，引發(fā)空氣制動請求條件成立，導致機車牽引封鎖。

3 對策

因機車設(shè)置補機狀態(tài)時沒有硬性規(guī)定必須將大閘放在重聯(lián)位才能斷電鑰匙，而只是規(guī)定機車重聯(lián)運行時，大閘必須在重聯(lián)位、小閘在運轉(zhuǎn)位，則很容易導致乘務員誤操作引發(fā)機車牽引封鎖，所以可采用修改邏輯控制程序的方法來消除故障隱患。根據(jù)控制原理，可從兩方面來優(yōu)化機車控制程序，一是修改CCU中央控制單元中牽引封鎖條件的控制邏輯；二是修改BCU 制動控制單元反饋給CCU 閘位的控制邏輯。

3.1 修改CCU中牽引封鎖控制邏輯 當前的控制邏輯是若CCU 中央控制單元接收到空氣制動施加或多個制動機投入信號，則機車牽引封鎖?，F(xiàn)增加邏輯限制條件，在牽引封鎖條件中串入制動機模式信號，即CCU 監(jiān)測制動機控制模式，當制動機處于本、單機時，若有空氣制動施加，則機車牽引封鎖；當制動機處于補機狀態(tài)時，雖有空氣制動施加，但機車不會牽引封鎖。這樣既能保證制動機在本、單機運用時，CCU 能隨時監(jiān)控其狀態(tài)，保證機車不會帶閘運行，又能避免制動機作補機運用時誤觸發(fā)機車牽引封鎖。

3.2 修改BCU 反饋給CCU 的控制邏輯 當前的控制邏輯是BCU 制動控制單元無條件發(fā)送當前閘位信號給CCU?，F(xiàn)增加邏輯限制條件，將原來BCU制動控制單元無條件發(fā)送當前閘位信號給CCU 修改為：一是若制動機能接收到單端司機室占用信號（電鑰匙信號），即制動機處于本、單機狀態(tài)時，則BCU 制動控制單元將當前閘位發(fā)送給CCU；二是若制動機未收到占用信號或雙端占用信號（電鑰匙信號），即制動機處于補機或未知狀態(tài)時，則BCU制動控制單元發(fā)送未知閘位給CCU，使CCU牽引封鎖條件不成立。

4 結(jié)束語

具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)DK-2制動機近幾年雖然發(fā)展迅猛，但相比國外資深的CCBII 制動機、Eurotrol制動機在制造工藝、微機網(wǎng)絡控制方面還是存在一定的差距。我們需要不斷摸索、總結(jié)分析存在問題及其原因，不斷優(yōu)化升級DK-2制動機性能，才能在實際運用中最大程度發(fā)揮其作用，保證行車安全。