HXD3型电力机车弹簧停放装置故障原因分析及改进措施

2011-05-04潘小芳杜明忠

铁道机车车辆 2011年2期

潘小芳,杜明忠

(北京二七轨道交通装备有限责任公司技术中心,北京100072)

2009年生产的配属西安铁路局安康段的HXD3型电力机车,在实际运用过程中多次出现弹簧停放(简称弹停)装置自动上闸故障,严重者造成轮对擦伤,影响行车安全。通过分析弹停装置气路工作原理和弹停脉冲阀工作原理,来查找弹停故障原因,为制定有效的整改措施提供理论依据。

1 弹停装置自动上闸故障原因分析

1.1 弹停装置气路工作原理

如图1所示,机车在正常运行过程中,制动缸风压为0,弹停风缸及总风缸压力为900 kPa,弹停脉冲阀处于缓解位,塞门开放,弹停制动缸中压力为550 kPa。气路流向顺序为:总风缸风压—→止回阀—→缩堵—→弹停脉冲阀—→双向止回阀—→减压阀—→塞门—→弹停制动缸。此时弹簧停车装置处于缓解状态。

当机车停放时,弹停装置作用。如果通过弹停脉冲阀作用则弹停制动缸中的压缩空气由弹停脉冲阀的排风口排出,如果通过塞门作用则弹停制动缸中的压缩空气由塞门的排风口排出。

图1 弹停气路工作示意图

1.2 弹停装置非正常工作原因分析

(1)机车在正常的运行过程中,弹停装置在无人操作时自动上闸,即机车在运行过程中弹停制动缸中的风排出,排风口只有塞门和弹停脉冲阀两个排风口。产生弹停故障后,司机用操纵台上的弹停控制开关能将弹簧停车装置正常缓解,说明弹停脉冲阀动作。因为弹停脉冲阀的主阀对工作状态具有记忆功能(靠主阀芯和阀体之间的摩擦力将主阀芯固定在缓解位或作用位),如果不用手动操作脉冲电磁阀或者给脉冲电磁阀电信号,主阀会始终处于原有的工作状态。在排除塞门和双向止回阀导致弹停装置非正常工作后,故障原因就锁定在弹停脉冲阀上。

(2)为确认是否为电信号干扰而导致弹停脉冲阀动作,将控制弹停脉冲阀产生作用的信号线从弹停脉冲阀一端断开,机车再进行运行试验,弹停装置的非正常作用仍再次发生。故障发生后司机用弹停控制开关可将弹停装置缓解,说明弹停脉冲阀产生了动作,进一步将故障原因锁定在弹停脉冲阀上。

弹停脉冲阀结构示意图如图2所示。机车正常运行过程中,弹停脉冲阀处于缓解位,弹停装置缓解,脉冲电磁阀的主阀靠近作用位,电磁阀1和电磁阀2均处于失电状态,P,A连通,总风给弹停制动缸供风。

图2 弹停脉冲阀结构示意图(缓解位)

弹停脉冲阀产生“作用”的动作过程是电磁阀2得电,动铁芯上移,控制风进入作用端腔体,推动主阀向缓解位移动,从而使A,O连通,将弹停制动缸中的压缩空气排入大气,弹停脉冲阀处于作用位,弹停装置作用,弹停脉冲阀动作瞬间内部示意图如图3所示。

图3 弹停脉冲阀结构示意图(作用位)

(3)为了进一步确认弹停故障是由于弹停脉冲阀误动作所引起,在弹停故障多次发生的HXD3型0594号机车上安装监测记录仪。实时监测弹停脉冲阀作用和缓解电信号及弹停气路中的压力变化(压力测点)。根据记录显示,机车运行过程中,出现故障前弹停压力测点测得压力为550 kPa,说明弹停脉冲阀处于缓解的正确位置;发生故障时,测点测得压力逐渐减小,由530 kPa减为0,时间为十几秒,与弹停脉冲阀动作的排气过程相同,之后司机给出缓解信号,对应此时间点的弹停管内的压力开始上升至550 kPa。由此可判定弹停脉冲阀在司机无操作的情况下由“缓解”位动作至“作用”位,从而导致产生故障。而可能引起弹停脉冲阀动作的来源包括手动操作脉冲阀、电信号、电磁阀误动作3方面。由于机车已经将脉冲阀作用线断开,因此排除了可能由于电信号而引起脉冲阀动作;而故障发生时又无人手动操作弹停脉冲阀,因此将故障原因完全锁定为弹停脉冲阀自身误动作引起。

3 改进措施

为排除由于弹停脉冲阀误动作所产生的故障,设想让弹停脉冲阀的控制风路始终连通,靠压缩空气将弹停脉冲阀的主阀固定在缓解位或作用位。HXD3型电力机车原设计操纵台上控制弹停装置作用和缓解的开关,是一个自复位脉冲信号开关。经与弹停脉冲阀生产厂家确认,控制主阀的电磁阀可以长时间得电,因此考虑将自复位开关改为非自复位开关,操作开关可以让电磁阀长时间固定在某一位置,达到靠压缩空气将弹停脉冲阀的主阀固定在缓解位或作用位的目的,从而保证弹停脉冲阀在机车运行过程中不会发生误动作。