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HXD3型电力机车弹簧停车制动装置故障原因分析与对策

摘 要 HXD3型机车是我国目前广泛运用的大功率交流传动六轴7200kW干线电力机车，自2007年投入运用以来多次发生机车弹簧停车制动装臵故障导致运用机车轮对擦伤剥离，严重影响机车正常运用和轮对使用寿命。本文从HXD3型机车弹簧停车制动装臵设计原理、控制系统及运用条件出发，深入分析了弹簧停车制动装臵动作导致轮对擦伤剥离的原因，提出了解决措施和方案，通过实施取得了良好效果。

关键词 HXD3 弹簧制动停车 原因 分析 对策

0 引言

HXD3型电力机车1、6轴加装有UF型复合型制动缸，该型制动缸集成了气动力驱动的带有单向间隙调整器的常用制动缸以及垂直安装的、弹簧力驱动的停放制动缸，具有占用空间小、便于集中控制等优点。但在实际运用中，因机车弹簧停车制动装臵设计、操作等方面存在一些缺陷，频繁发生机车弹簧停车制动装臵动作导致运用机车轮对严重擦伤、剥离，多次造成临修、区停，严重影响了机车的正常运用和HXD3型机车轮对使用寿命，已成为影响HXD3型运用安全的一个关键问题。

1 问题的提出

1.1 弹簧停车制动装臵动作导致轮对擦伤情况统计

我们对安康机务段配属的HXD3型机车2009年5月份至2010年2月份期间机车弹簧停车制动装臵（简称弹停装臵，下同）动作导致轮对擦伤情况进行了统计汇总，具体情况见表1。

表1：弹簧停车制动装臵动作导致轮对擦伤情况统计表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 机车号 HXD30272 HXD30278 HXD30288 HXD30291 HXD30289 HXD30333 HXD30283 HXD30518 HXD30278 HXD30220 HXD30535 日期 09-5-3 09-5-6 09-5-8 09-6-3 09-7-1 09-8-10 09-8-12 09-8-14 09-8-18 09-8-21 09-8-31 故障情况 D1、6轮对踏面剥离 D1、6轮对踏面剥离 Ⅰ左右踏面剥离超限 右6轴轮对剥离 右6动轮剥离超限 Ⅰ右动轮剥离 M6动轮擦伤超限 左1轮对剥离超限 1左右动轮剥离超限 1左右动轮踏面有一圈拉槽，运行中走行部异音大 1左右轮对擦伤 处理方法 镟修 镟修 镟修 镟修 镟修 镟修 镟修 镟修 镟轮 镟修 镟修 备注 补机 补机 补机 补机 补机 补机 补机 补机 补机 补机 补机 12 13 14 15 16 17 18 HXD30418 09-9-3 1左右6左右动轮剥离 1左右动轮踏面擦伤到限 1左右动轮踏面擦伤到限 6左右动轮擦伤到限 1、6轮对擦伤剥离严重 1、6轴动轮擦伤 镟修 镟修 镟修 镟修 镟修 镟修 镟修1、6轴轮对，更换弹停双向脉动阀、双向节流阀及KP59继电器 镟修 镟修，切除电控装臵观察运用 镟修 补机 补机 补机 补机 补机 补机 补机 HXD30414 09-10-10 动轮1左,6左右剥离超限 HXD30500 09-11-18 HXD30499 09-11-18 HXD30110 09-11-18 HXD30594 09-12-16 HXD30594 10-1-20 19 20 21 HXD30272 HXD30594 HXD30600 10-2-6 10-2-21 10-2-24 M1、6动轮擦伤 右6轮缘剥离超限 1、6轴动轮轻微擦伤 补机 补机 单机 统计情况分析： （1）运用机车弹停装臵动作均导致1、6轴轮对同一位臵擦伤，未及时发现长时间运用后造成区域性剥离，个别机车动轮剥离严重。如2009年12月16日HXD30594机车作为补机运用过程弹停装臵动作，乘务员未及时发现，机车1、6轴抱闸从广元南站运行至代家坝站，导致轮对严重剥离（如图1）。

（2）HXD3型机车弹停装臵动作导致轮对擦伤问题主要是作为重联补机运行时发生，当补机停车制动动作后，压力开关信号进入TCMS后仅对补机切除动力，所以司机一般发现较晚。

（3）机车回段检查试验，弹停装臵均作用正常。因无动作记录，无法确定动作时间，无法判断动作原因属设备质量问题、机车运行中由于电磁干扰误动作还是人为误操作造成。

图1 HXD30594轮对剥离

（4）轮对擦伤、剥离后均需对轮对进行镟修处理，按照《HXD3型交流传动电力机车运用保养说明书》规定，车轮镟轮后，同一轴两车轮滚动圆直径之差不大于0.5mm，同一转向架不大于4mm。频繁的非正常镟修轮对，大大缩减了HXD3型机车轮对的使用寿命，增加了检修成本和工作量。

2 原因分析 2.1 原理说明：

2.1.1 弹停装臵电气控制原理（如图2）：

SA99 851 B40.03.2 KP59 440 TCMS 494 LED SA100 852 B40.03.1 图2 弹簧停车制动装置电气原理图

SA99：弹停扳钮（制动）；SA100：弹停扳钮（缓解）；B40.03.2：脉动电磁阀（动作）；B40.03.1：脉动电磁阀（缓解）；KP59：压力开关；LED：停车制动灯

机车弹停装臵的动作和缓解是通过机车司机台下方的停放制动扳钮（2位臵自复式）控制，由TCMS通过440线获取KP59压力开关动作信号后以状态显示屏“停车制动”LED灯显示弹停装臵状态。当停放制动扳钮转至“制动”位（SA99），制动屏柜B40模块的脉动电磁阀（B40.03.2）动作排风，KP59压力开关监测弹停制动管压力达到3.5bar时动作，440线失电，TCMS切除机车动力，同时494线得电，机车状态显示屏“停车制动”指示红灯亮。当停放制动扳钮转至“缓解”位（SA100），制动屏柜B40模块的脉动电磁阀（B40.03.1）缓解充风，KP59压力开关监测弹停制动管压力达到4.7bar时动作，440线得电，TCMS恢复机车动力，同时494线失电，机车状态显示屏“停车制动”指示灯灭。

2.1.2 弹停装臵管路控制原理（如图3）：

A15

A13

A24 B91 .02 制动缸管 .22 B40：弹簧停车模块 .04 .09 B92 K03 4.7 3.5 .05 缓解 .10 .03 作用 .06 弹停制动管 图3 弹簧停车制动装置管路原理图

A13：弹停风缸；A15：总风缸；A24：总风塞门；B91：制动指示牌；B92：弹停指示牌 K03：压力开关（3.5～4.7bar）；B40.02：止回阀；B40.03：脉动阀；B40.04：双向止回阀；B40.05：减压阀；B40.06：弹停塞门；B40.10：缩堵；Z10.22：制动缸塞门