GCY450型內燃機車電氣系統(tǒng)常見故障分析與處理

邢遠方 李向斌

摘要：內燃機車以柴油為驅動力，實現內能與機械能的轉換，通過對發(fā)動機有效控制，使內燃機車穩(wěn)定運行，在確保機車安全穩(wěn)定運行中，需考量提升電氣系統(tǒng)運行成效，受各類因素影響，內燃機車在運行進程中電氣系統(tǒng)頻頻發(fā)生故障，難以確保機車穩(wěn)定運行。所以需對其電氣系統(tǒng)加以重視，將其存在各類安全隱患遏制于搖籃中，為電氣系統(tǒng)可靠運行做以支撐。本文主要以GCY450型內燃機車為核心，闡述其電氣系統(tǒng)相關內容，分析電氣系統(tǒng)常見的故障，且根據實際狀況，給予針對性改善措施，力爭為內燃機車提供檢修參考。

關鍵詞：內燃機車;電氣系統(tǒng);故障分析;優(yōu)化策略

中圖分類號：U269.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）02-0146-02

0? 引言

GCY450型內燃機車構成系統(tǒng)繁多復雜，主要涉及傳動、電氣、制動、冷卻等，其動力及傳動系統(tǒng)使用美國生產卡特彼勒C18電控噴射柴油發(fā)動機配套，通過液力傳動形式，不僅滿足無級變速要求，而且實現液力換向，整車自身功率大，調車牽引能力強，操作及維修較為簡便，被廣泛用于各個領域，譬如地鐵列車、運輸車輛、調車等。但隨著該內燃機車不斷推廣及應用，其電氣系統(tǒng)出現故障占比約70%，給內燃機車穩(wěn)定運行造成嚴重影響，所以為減少電氣系統(tǒng)故障發(fā)生，為機車穩(wěn)定運行做以支撐，提出針對性優(yōu)化電氣系統(tǒng)策略刻不容緩。

1? GCY450型內燃機車及電氣系統(tǒng)概述

1.1 GCY450型內燃機車介紹

GCY450型內燃機車主要以液壓實現傳動，傳動系統(tǒng)包含器件繁多，不僅包含柴油機、變扭器、萬向軸，而且涵蓋雙級齒輪箱、前單級齒輪箱等，此類裝置為運行進程中相互聯(lián)動，進一步形成機車穩(wěn)定運行。當柴油機啟動時，主要依靠自身攜帶的充電機，為蓄電池組及控制電路提供電源，且充電機自帶匹配的電壓調節(jié)板，可將電壓保持于穩(wěn)定范圍內。同時，為確保電氣系統(tǒng)整體處于持續(xù)性運行，電壓偏差有嚴格要求。空壓機選取為復盛TA120，主要在發(fā)動機皮帶驅動下，實現運作。

1.2 內燃機車電氣控制系統(tǒng)

內燃機車為核心驅動力，車輪主要依靠傳動裝置，可將大直徑隧道運輸等問題解決，同時擁有液壓及轉向結構，轉彎半徑較小，針對各類軌道均適用。通常閘瓦制動為內燃機車制動核心模式，將液壓制動及排氣制動為輔助，常用電器控制系統(tǒng)包含微機系統(tǒng)及PLC系統(tǒng)。為確保機車穩(wěn)定運行，需確保電氣各個部件質量及功能，尤其為PLC為電氣系統(tǒng)核心，可切實提升機車運行效率。GCY450型內燃機車主要采用24V負極進行搭鐵，且利用單線進行供電控制。主要包含電源、照明及輔助裝置、發(fā)動機起動、調速控制系統(tǒng)、換向換擋控制系統(tǒng)、儀表監(jiān)視等構成，其中起動機為自激勵磁式，主要功能為起動發(fā)動機，蓄電池主要功能為機車起動時給予強大電流[1]。

2? 電氣系統(tǒng)常見故障類型及特征

2.1 常見電氣故障類型

2.1.1 外圍電氣部件故障

GCY450型內燃機車外圍器件涉及元件較多，譬如控制燈、照明燈、通訊裝置、傳感器、電磁閥、壓力開關、啟停開關等，此類器件為機車核心構成，任何一個器件缺失或發(fā)生故障，均會造成內燃機車無法正常運行。其涉及元器件較多，受各類因素影響，出現故障現象較多，而現象的故障成因可能涉及多個方面，難以及時針對性判定，譬如照明指示燈不亮、喇叭聲音較小、風扇異常、電磁閥出現錯誤動作、蓄電池虧電等各類現象，表1為電氣外圍常見的故障現象及成因[2]。

2.1.2 控制系統(tǒng)故障

GCY450型內燃機車控制系統(tǒng)部件器件，主要以PLC系統(tǒng)為核心，不僅包含微機、發(fā)動機電子控制、發(fā)電機等器件，而且涉及漏電保護、繼電器保護、檔位轉換開關等元件。其故障主要有通訊異常、發(fā)動機無法啟動、無法進行換擋、檔位失靈等，主要現象及成因如表2[3]。

2.1.3 線路老化，致使通風機燒損

根據研究調查表明，通風機燒毀成因主要為勵磁線路短路，其運行環(huán)境較為惡劣，自身絕緣性較低，機車震動狀況較大時，極易發(fā)生短路現象，最終造成通風機燒毀。

2.2 故障特點

2.2.1 連鎖控制引發(fā)故障點較多

內燃機車電氣系統(tǒng)一般出現異常，檢修人員憑借自身豐富經驗，可將其常見故障類型予以判定，但在找尋故障點進程中，可顯著發(fā)現故障發(fā)生類型較為相似，但其發(fā)生的機理及故障點存在較大差異，給檢修人員順利確定故障成因及具體位置造成干擾，其主要因內燃機車系統(tǒng)控制相互聯(lián)動，一個故障點引發(fā)連鎖反應較多，使故障點成因及具體位置存在不確定性，無法短時間內將其成因明確。

2.2.2 對作業(yè)人員經驗及技能要求高

內燃機車故障處理進程中，自身控制體系繁多，且具有一定復雜性，給作業(yè)人員經驗及技能提出較高的要求，一般要求維修人員滿足“復合型”，不僅需具備扎實的理論基礎，而且需擁有豐富的檢修經驗，對各類故障核心點可予以準確把握，特別為故障現象相似，且成因繁多的故障，更需維修人員具有較強的技能，才能短時間內將故障點及成因進行確定，確保內燃機車穩(wěn)定運行。通常一般需由兩名維修人員進行高效配合，才能完成故障檢修工作，且必須持證上崗，禁止無證人員上崗。

2.2.3 修復時間要求高

內燃機車核心功能主要包含兩方面：①在車輛段與基地內進行調車作業(yè);②車站、隧道內、救援事故的列車，且為設備、物資等運輸車輛予以牽引。其自身電氣設備若出現故障，對作業(yè)實施造成嚴重的影響，需確保短時間內將其故障點及成因確定，對實施作業(yè)進度不造成影響。

3? 電氣系統(tǒng)故障解決措施

3.1 外部電氣故障

與控制系統(tǒng)故障相較，外部電氣故障較為直觀，可通過簡單的巡查及動態(tài)性能測定，便可對其進行檢測，主要通過專業(yè)人員感官經驗，判定故障存在點及成因，及時將其進行有效處理，確保為內燃機車穩(wěn)定運行做以支撐。針對部分靜態(tài)巡視難以涉及的部位，可通過動態(tài)性能測試實現，將電氣連鎖、電源等外部不利因素去除。外部故障主要強調將故障范圍縮小，將各個部件線路問題進行解決。

3.2 故障系統(tǒng)故障

控制系統(tǒng)核心控制系統(tǒng)為PLC及微機系統(tǒng)，控制原理為將控制器輸入的模擬信號，通過相應構件傳輸至PLC系統(tǒng)內，利用PLC系統(tǒng)將其信號進行全方位檢測，且生成相應的梯形圖邏輯程序關系，進一步判定其是否滿足實際要求，最終從其自身輸出端口，給予相關的外部監(jiān)測設備電信號，以此驅動相應部件執(zhí)行指令，實現機車起動?？刂葡到y(tǒng)故障通常將其劃分為兩部分，主要包含控制及執(zhí)行部分，故障檢查排除進程中，首先需將PLC系統(tǒng)進行檢查，判定其是否處于正常狀態(tài)，包含電源、輸出信號等是否處于正常;其次，檢測操作信號是否與相關要求匹配，主要包含檔位操作信號、重聯(lián)參數等;此外，還需將輸出端至發(fā)動機各個信號進行逐一檢測，譬如啟動信號、接收信號等;最后，全方位檢查制動等系統(tǒng)干擾。主要將整個模塊劃分為各個節(jié)點，對各個節(jié)點進行全方位檢測，以此將故障存在范圍縮小，循序漸進確定故障所在范圍[4]。

3.3 對線路進行更換

對線路實現優(yōu)化，可從兩方面進行考量：①通過大型檢修將線路進行更換;②日常檢修進程中，將其隱患線路進行處理。根據研究實踐表明，通過大型檢修將線路進行更換，可將系統(tǒng)整體效率提升，需將液傳間、柴油機間、風泵間等線路進行全方位更換;而機車若運行時間較長，油泵電機難以滿足啟動要求，極易造成機車啟動困難，需將其供油泵電機進行優(yōu)化，提升系統(tǒng)潤滑能力，同時根據電機要求，在日常檢修中，將其相關聯(lián)的線路進行變更，將線路老化造成的不利影響降至最低。

4? 電氣系統(tǒng)使用及維護

4.1 起動電機的保養(yǎng)

日常運行進程中，需將電氣設備進行定期清潔，且對其燈光、儀表等動作進行檢查。首先，起動機使用之前，需將柴油機、起動系統(tǒng)進行全方位檢查;其次，正常狀況下，機車一次便可啟動，若第一次未能成功起動，兩次啟動時間間隔需超過5分鐘，確保蓄電池完成反應。禁止在柴油機未能停止轉動時，進行第二次啟動，避免將齒輪及齒圈間造成損傷。此外，若機車幾次后仍不能正常起動，需邀請專業(yè)人員將其故障確定后，制定解決方案將其解決，方可進行再次啟動;最后，抽調專業(yè)人員將其齒輪磨損狀況進行定期檢查。

4.2 充電發(fā)電機的保養(yǎng)

柴油機自行配合充電發(fā)電機，需嚴格根據其指導說明書進行維護及保養(yǎng)，禁止憑借自身經驗進行保養(yǎng)，主要涉及五個“可靠”，第一，確保發(fā)電機與蓄電池可靠的配合;第二，接線必須可靠，切勿將正、負極接反，損傷整流發(fā)電機與調節(jié)器;第三，確保皮帶張緊力可靠，因充電發(fā)電機主要依靠皮帶轉動;第四，確保發(fā)電機正常運行進程中，溫度保持可靠范圍內;第五，發(fā)電機運行進程中，需確保發(fā)電機發(fā)電可靠性，禁止通過螺絲刀將正極與極殼連接，判定發(fā)電機是否發(fā)電，此種方式易損傷元件。

5? 結束語

當前GCY450型內燃機車發(fā)動機，主要使用C18型號，自身擁有較多優(yōu)點，將其作為核心對象，將其電氣系統(tǒng)構成進行分析，且闡述電氣系統(tǒng)通常存在故障現象及成因，根據該類型的內燃機車，提出各個部分故障優(yōu)化策略，使電氣系統(tǒng)得以穩(wěn)定運行，實現檢修人員短期內找尋故障明確位置及成因，促進生產作業(yè)安全、便捷、高效。

參考文獻：

[1]袁中凱.淺談內燃機車維護與保養(yǎng)措施[J].內燃機與配件， 2018，254（02）：118-120.

[2]魏恒楓.地鐵內燃機車電氣系統(tǒng)設計方案的幾點思考[J].汽車世界，2019（18）：58.

[3]馮璐珂.內燃機車電氣控制系統(tǒng)采用PLC控制的分析[J].機械管理開發(fā)，2018，33（12）：257-259.

[4]于寒.地鐵內燃機車電器控制系統(tǒng)優(yōu)化升級改造相關思考[J].汽車世界，2019（18）：67.