机车信号设备故障的分析处理

姜 萍

在大秦线运用的 “和谐”型电力机车 (简称HX型),包括 “和谐” Ⅰ型 (简称 HXⅠ型)和“和谐”Ⅱ型 (简称 HXⅡ型),它们是担当大秦线万吨及二万吨重载牵引任务的主要机车车型。大同电务段湖东车载设备车间所负责维修的机车信号设备中,共有 400台在 HX型机车上运用,占湖东电力机务段运用机车总数的 77.7%。

HXⅠ型车上机车信号设备的基本工作流程是:机车双路接收线圈 (接收轨道信息)→车下接线端子盒 (用 WAGO端子转接配线)→车上接线端子排 (机车电子箱内)→机车信号主机 (在机车电子箱内,对接收的信息进行运算、分析、译码)→主机译码结果分别输出给机车八显示信号机和LKJ监控设备,作为地面信息条件控制列车运行。机车信号记录器一路从机车 TAX箱采集与列车运行有关的信息进行记录 (主要有线路公里标、机车类型、编号、时间、速度、地面信号机类型和编号、车站号等);另一路从机车信号主机采集模拟量信息 (主要是双路接收线圈接收的信息)和开关量信息 (各个开关的操作、运行方向、机信灯显信息、速度等级、制式、绝缘节、主机工作状态、电源供电状态等)。

HXⅡ型车上信号设备的基本工作流程与 HXⅠ型大致相同,不同之处是:①HXⅡ型机车下部的接收线圈接线端子盒为密封的,不可打开;②HXⅡ型机车无车上接线端子排,机车信号设备的信息线、电源线是通过机车电子箱上的大插接件直接送到主机上;③HXⅡ型机车上安装机车信号主机的电子箱在背后有开门,方便检修和主机的更换,而HXⅠ型机车电子箱下部有机车信号接线端子排(信息线和电源线),但是其背后无门,非常不利于检修和信号主机的更换。

1 运用中机车信号设备故障的分析处理

机车在运行中可能出现的机车信号显示异常情况主要有,灭灯、信号突变、掉灯 (白灯或红灯)、多灯、非正常闪灯等。这时,机车 LKJ监控设备会根据列车运行的速度及距信号机距离等参数,经计算后向机车发出不同的控制指令,分别实施报警、卸载、常用制动及紧急制动。机车司机根据不同的情况采取相应的措施,并在规定的情况下操作 LKJ监控设备进入故障模式运行。以上情况发生后,调度所、机务段均会通知电务段对设备故障进行处理。

经对 2008～2010年 10月间,机务提报的 HX型机车信号设备故障数及故障原因进行统计分析,发现机车信号掉灯故障占第一位,现象多为机车在区间、站内到发线以及岔区掉灯 (H灯或 B灯);其次为机车在站内发车时 (多为侧线),机车信号接收不到有效的开车信息。分析原因主要有以下几个方面。

1.地面轨道电路信息的错发 (如地面出站信号机开放 UU灯,而轨道低频实际发的信息是 HU,或是无低频信息,也可能是在 HU码后发 25.7Hz的锁频信息);还有就是地面所发送的低频信息频率偏移较大,致使主机不能译出点灯信息;再就是在区间地面轨道电路突发 25.7 Hz的锁频信号 (造成机车信号机掉白灯)。

2.出站信号开放后,地面轨道发送的机车信号锁频信号载频不正确;在区间还会出现地面载频频率偏移过大,机车信号主机译不出码,使信号机出现掉灯的异常显示。

3.地面轨道电路发送设备由于种种原因使其发送的电流很小,机车接收到的信息低于主机译码的最低工作要求 (即灵敏度值),使机车信号机出现运行中掉灯或列车开车时机车信号机不变的异常(信号机显示 H灯或 B灯)。

4.机车信号设备故障,以主机双套 (A机和B机)均故障,或一机异常不能切换到另一机为多。机车信号机的故障主要表现为单侧或双侧LED发光体损坏 (使信号机单或双侧某一灯位无显示),或机车载频转换开关损坏等。

值得注意的是,由于地面 50 Hz工频的干扰信号幅值远远大于信号频率 (淹没信号频率),特别是在 25 Hz交流计数区段会造成主机掉灯 (或瞬间灭灯 2 s以内),现在还没有特别有效的解决办法,还需要进一步加以研究。

2 测试作业及库检作业中对机车信号设备异常情况的分析处理

HX型安装的机车信号设备是双套热备工作的,当其中一套故障后可以马上自动切转到另一套,其切换工作是由信号主机内 A、B机的转换(在 0.5 s内)来完成的。

1.对新车及厂修返段的机车,按照设备安装工艺标准进行全面检查;对其他修程机车重点对信号主机、信号机、双路接收线圈、连接电缆等进行全面的检修和测试。在作业中发现的设备问题有:①机车双路接收线圈安装标准不符合要求;②HXⅠ型机车 2个双路接收线圈并联使用、单侧线圈串联使用、车下线圈接线盒中 WAGO端子断线、虚接等,HXⅡ型机车车下密封接线盒插头插反;③HXⅠ型机车车上电子箱内信号接线端子排 WAGO端子断线、虚接 (信息线及 DC110V电源线);④HXⅡ型机车车上电子箱大插头中机车信号换Ⅱ端线混入 DC110V电源 (时有时无),造成信号掉灯或不接码;⑤HXⅡ型机车信号电源开关 CC-EQC不良 (造成设备断电);⑥信号主机单机工作,主机 A、B机不能切换,信号记录器板故障;⑦机车信号机某一灯位单侧或双侧灭灯,载频转换开关损坏等。

2.把机车信号设备在检测作业中发现的问题进行分类分析,发现有 85%以上的设备问题属于机车信号主机内部的电路板。其中以记录器板为最多,第 2是主机板,第 3是连接板,而电源一板和电源二板的主要问题是电源模块不良,造成电源无输出或输出不符合要求。

根据机车信号主机的电路结构,信号记录器的故障一般不会影响主机工作 (特殊情况除外),但是会造成记录数据的不全面、不准确或不能记录数据,这就使主机的功能大打折扣。所以,应加强对记录器工作状态的检查和对记录数据的及时转储和分析,在确保其工作正常的前提下,更好地发现主机电路、机车工况、司机操作及地面轨道信息发送设备存在的问题。

3 机车信号设备故障分析处理的程序和方法

HXⅠ型、HXⅡ型机车上机车信号设备故障分析处理的程序和方法,与安装同类设备的其他机型的机车差别不大,只是要分别考虑到它们各自配线的路径走向,及车上电子箱结构的特点 (有无端子排、有无后门等)。特别是 HXⅠ型机车车下双路接收线圈接线盒中的 WAGO端子是否良好应引起注意。同时对于机车提供的 110V直流电源的供电情况,以及各个电源开关、电源钥匙开关是否良好也应注意检查试验,发现不良要及时向机务段检修部门提报。

3.1 机车信号设备故障处理程序

1.准备。接到机车信号设备故障的通知后,要立即准备好工具、仪表、图纸、器材、配件配线等和必要的材料 (夜间要带手电筒)。如要到外站还要联系好交通工具,并带上便携式发码器。如有条件可先看一下 LKJ监控设备的相关记录,对运用中机车信号设备的状况有一个大概了解。同时,根据机务部门的通报内容对设备的故障原因应有一个预判。

2.询问。询问机车乘务员或机务人员关于机车信号设备故障的时间、地点、故障现象、信号设备各开关和按钮的位置、各指示灯显示状况,以及机车工况等。

3.查看。查看 LKJ监控设备的记录,并对信号设备的车下和车上部分进行外观检查,重点看外观是否有损伤、电缆连线有无断线和磨损、封锁是否完好、主机及信号机有无进水 (油),并记录开关位置等。设备上电对信号主机进行 A、B机切换后,再进行记录器数据转储,如有条件应立即进行分析。

4.处理。观察设备的故障现象,以及各指示灯的状态。可按测试标准对设备进行一遍巡测。根据已掌握的故障情况,及 LKJ监控设备的记录情况和对信号记录器的分析结果,确定设备故障原因并进行相应的处理。如需机务部门配合或故障原因属机车设备,应立即通知机务人员。

5.交车。在对设备故障处理后 (如更换器材、设备,断线修复等),应按作业标准对机车信号设备进行全面的测试 (或检修),并会同机务人员确认机车信号设备工作正常信号机显示良好后相互签认。对设备重新加封、加锁并签发检测合格证。

6.记录。按要求把机车信号设备故障情况以及分析处理结果进行详细地记录,认真规范填写机车信号设备检测记录。按规定在一定的时间内向段有关部门汇报。

3.2 作业中的安全注意事项

1.要按劳动保护的规定要求,着装及戴、带安全防护用品。

2.横越线路时应执行 “一站、二看、三通过”制度,严禁跨越地沟。

3.应将工具、材料等放入包内,斜挎肩上登车。更换器材设备时上、下传接要抓紧,严禁上、下抛递工具、材料等。

4.作业时应确认机车已降弓不移动 (在机车前部昼间用红色信号旗,夜间用红灯防护),并在机车的操纵手柄处放置 “禁止操纵”牌。检查车下设备时,应待机车进入地沟内方可进行。

5.如需进入机车高压室或机械室检测时,应经机车乘务员或地勤人员同意并做好防护。

6.如需闭合或断开机车蓄电池开关 (刀闸)时应确认、呼喊,确定机车电气无人作业或经机车乘务人员同意后方可进行操作。

3.3 机车信号设备故障处理方法

根据对故障设备的上电观察和检测情况,以及对 LKJ监控设备记录分析、对机车信号主机记录器的分析 (有时受条件限制不能即时分析或记录器故障没有记录),做出故障原因的判定。

1.如果在设备上电后故障现象即存在,属设备 “硬故障”。这种故障大多有以下现象:信号机显示灭灯、闪灯、主机工作状态异常 (通过听声音、看指示灯显示)、信号机白灯不变、信号机多灯等。最常用的处理方法是排除法。

当主机故障时,可根据主机工作原理采用替换电路板的方法;对信号机故障可用排除法 (甩线),也可用替换法;信号机白灯不变的故障要重点检测从机车双路线圈到主机 X26插头的信息通道是否有断、短路的情况,一定要对 HXⅠ型机车下部线圈接线盒的 WAGO端子 (包括车上电子箱内的)进行检测,防止断、虚,同时要对主机连接板上的继电器是否良好进行确认 (特别是机车在运行中信号时有时无时,更应注意对连接板的检查和试验);对信号机灭灯的故障还应检查双路接收线圈及相关插接件和连接电缆,看是否有被撞坏和挂断线;对主机 A、B机不能正常切换故障,应考虑是主机故障 (可把 A、B主机板对换,来确定是主机板还是连接板故障)。

2.如果信号设备上电后观察未发现故障现象,经测试系统主、备均能正常工作,且信号机显示良好,仅是机车在运行中信号显示异常,属设备“软故障”。这类故障现象多为:信号突变、信号瞬间灭灯、运行中有一段信号掉灯、信号掉灯频繁、出站信号开放机车信号显示 HU灯 (B灯或 H灯)等。处理时要重点对主机中的记录器数据进行分析,原因大多为:①地面轨道发送电流小,使机车信号设备接收电压低于主机的灵敏度值,发送信号载频、低频频偏超标,发送载频、低频错误;②机车运行中司机操作载频开关不正确;③轨道50 Hz工频干扰太大。

对软故障的处理首先要对信号主机记录器进行分析,看记录的数据、信息有无异常;第 2要对机车信号设备的信息通道进行认真的检测 (特别是有 WAGO端子的地方);第 3对载频开关进行检查;第 4有必要时更换主机;第 5要确认双路接收线圈高度不超标。如果考虑是地面原因,可以查看其他机车在同一时间段内,运行在与故障机车相同地点时机车信号设备的工作状况。

3.在处理设备有瞬间灭灯 (断电)的故障时,应当检查机车直流 110V电源所经的各开关是否良好。由于主机通过 X22向 LKJ监控设备输出相关信号 (信息),当 LKJ监控设备故障时有可能影响信号设备的工作,所以在处理信号设备故障时,应断开主机上的 X22插头,以排除 LKJ设备故障的可能。由于信号记录器的某些特殊故障可能影响主机的正常工作,对记录器进行转储后,在处理主机故障时应拔出记录器板,以排除记录器故障的可能。由记录器电路结构的性质决定了其在实际使用中发生故障的概率较大,所以在故障处理时,应先确认记录器的工作状态是否正常 (通过观察面板指示灯),不要只是等记录器数据分析结果而延误故障处理的时间。特别是在外站处理设备故障不具备对记录数据分析的条件时,还应按前述的程序和方法进行故障处理,当不能确保主机良好时,应更换主机 (或相关的电路板)。

4 结束语

针对 “和谐”型机车机车信号设备在运用及日常检测中出现的一些异常情况,做了较为详细的原因分析、处理程序及方法阐述。在实际工作中,由于机车信号系统是由地面设备和机车车载设备共同组成的,其中任一环节出现问题都会影响设备的正常工作,因此,在分析机车信号设备在运用中的各种异常情况时,要着眼于整个系统的各方面进行综合考虑,要依据机车乘务员对故障现象的描述,结合 LKJ监控设备的数据分析,以及信号记录器的记录和机车在静态时的故障现象等进行全面的分析和判断。另外在每台故障机车处理后,均应写出详细的故障原因分析,不断摸索和总结出一些共性问题,为今后的维修提供宝贵的经验,以便最大限度地确保机车信号设备的检修和运用质量。

[1] 邱宽民.JT1-CZ2000型机车信号车载系统[M].北京:中国铁道出版社,2007.

[2] 中华人民共和国铁道部.铁路信号维护规则业务管理[M].北京:中国铁道出版社,2008.

[3] 中华人民共和国铁道部.铁路信号维护规则技术标准[M].北京:中国铁道出版社,2008.

(责任编辑:温志红)