GMC-96B型钢轨打磨列车作业工况抖车故障分析及处理措施

董耐强，白军强，李　涛，马　泳，王迎新

（中车北京二七机车有限公司，北京100072）



设备管理与维修

GMC-96B型钢轨打磨列车作业工况抖车故障分析及处理措施

董耐强，白军强，李涛，马泳，王迎新

（中车北京二七机车有限公司，北京100072）

摘 要：针对北京局M5列GMC-96B型钢轨打磨列车在新疆兰新线高铁段进行打磨作业时，作业工况出现万向轴扭转，全车抖动故障，对系统原理进行分析，对故障原因进行查找，并最终提出相应处理建议，对处理打磨车液压系统故障具有指导意义。

关键词：GMC-96B型打磨车；液压变量泵；抖车故障

GMC-96B型钢轨打磨列车广泛用于国内的铁路维护上，以其打磨头数多，打磨效率高等优点，被各个铁路局广泛用于新线打磨以及铁轨修复工作，对延长铁轨寿命和预防铁轨病害发生起到了减缓作用，但由于该车节数多，作业原理复杂，因此对故障排查及处理的难度很大。本文主要介绍了北京局M5 列GMC-96B型钢轨打磨列车在新疆兰新线高铁段进行打磨作业时，作业工况出现万向轴扭转，全车抖动故障，通过对系统原理进行分析，对故障原因进行查找，并最终提出相应处理建议，从而解决该故障的过程。

1　故障现象描述

M5列GMC-96B型钢轨打磨列车在新疆兰新线高铁段进行打磨作业，在作业工况时列车出现故障，整车发生前后抖动，从A车车下可看万向轴出现强烈扭转振动现象。随后在继续试车过程中，分别对B1 与B2端进行液压作业走行实验，当2#卡特发动机处于低速（600 r/min）和高速（1720 r/min）时，旋转电位计，均出现一耸一耸的严重抖动现象，不能分别向B1和B2端前进，当旋转电位计归零时，抖动现象仍然存在，只有停发动机，才能停止抖动。实验时经过观察A车在液压作业走行过程中，车轴转动犯卡（不能顺畅转动）。后再次进行液压作业走行实验，仍然存在该故障问题。图1所示，

图1　万向轴出现回转现象

2　整车低恒速走行原理介绍

列车在进行低恒速走行时，由两个斜盘式轴向柱塞变量泵同时供油，通过集流阀块分流［1］给四个斜盘式轴向柱塞变量马达，马达同时工作带动减速箱通过万向轴使动力传递到转向架。

在该车的液压走行系统中，马达转动方向的改变是通过泵的压力输出口改变来实现的。该车的变量泵有A口和B口两个输出口，当变量泵A口输出压力油时，变量马达正转，列车是前进方向；当变量泵泵B口输出压力油时，马达反转，列车是后退方向。

马达在正转和反转之间转变，对应的就是变量泵的压力输出口在A口和B口之间进行转变，这种压力输出口的转变是通过泵内部的斜盘倾斜方向的改变实现的［2］。

而在正常情况下对泵换向的控制是通过换向电磁阀来控制油缸推动斜盘改变倾角来实现的。对液压系统原理图进行分析，泵的换向由电磁阀来控制，而电磁阀控制行程油缸，通过行程油缸的行程来控制泵的斜盘方向以及排量大小，由于泵的换向由电磁阀来决定，电磁阀的信号由控制器来给定，因此故障原因可能有两种：一种是控制器所给信号有误，即程序错误；另外一方面则是其他原因导致斜盘不断变换方向。

根据故障的现象，万向轴在正转和反转之间不断切换，可以判断出，这是由于马达在不断的改变着转动方向。

3　故障分析与排查

首先根据故障现象是表现在牵引传动系统，因此对牵引系统各部件进行排查：整个传动系统正常工作主要是由机械部件、液压系统、电气系统及控制软件等协同运作。因此判断故障的原因需要从各种方面加以考虑。通过检查和拆解，机械部件的各个箱体没有明显的损坏，因此将重点放在低恒速控制系统和液压系统。

3.1对控制器问题进行排查

（1）首先，通过RS232串口连接变量泵控制器，然后将主泵1两端电磁阀接头1A、1B拔掉，测量主泵2的控制电流，1A、1B压力值等信息，图2所示。

图2　对控制器进行故障排查

现象：往B2方向行车，2B控制电流正常为216 mA～205 mA，整车出现抖动，泵口压力1A、1B反复变化，出现跳变；打到中立位，拨动调速手柄，1A、1B、2A、2B电流值为设定值，没有变化，正常。

（2）将主泵2两端电磁阀接头2A、2B拔掉，主泵1两端电磁阀接头1A、1B接通，测量主泵1的控制电流，1A、1B压力值。

现象：往B2方向行车，2A、2B电流值为设定值，无变化，1B电流值增大，1A，1B压力值为2.1 MPa，1.8 MPa；中立位时，1A、1B、2A、2B电流值为设定值，无变化，1A，1B压力值为2.1 MPa，1.8 MPa；往B1方向行车，1A、1B、2A、2B电流值为设定值，期间1A电流值为230 mA，1A，1B压力值为2.3 MPa，1.8 MPa；

（3）将主泵1、主泵2电磁阀两端接头1A、1B、2A、2B全部接通。

现象：往B1方向行车，1A电流值为271 mA，2A电流值为254 mA，出现抖动，1A压力值为8.3 MPa，1B压力值为1.4 MPa；往B2方向行车，出现抖动，1B电流值为280 mA，2B电流值为290 mA，1A压力值为8.3 MPa，1B压力值为14 bar，然后压力变化为1A压力值为1.4 MPa，1B压力值为8.3 MPa，出现反复变化；

排查结果：通过上述三个实验得出，往B1方向行车，1A，2A电流值为200 mA以上；往B2方向行车，1B、2B电流值为200 mA以上；中立位时电流都为设定值，符合正常控制器控制电流变化，证明控制器不存在问题。

3.2对液压系统回路进行排查

由于是双泵同时供油，为了确定具体是哪个泵造成这样的故障，分别拆下泵1和泵2的电气接头进行单泵走行试验。结果发现，单独用泵1试验时，整车无动作，说明泵1已经损坏；单独用泵2试验时，故障现象依然存在。

当泵2工作时用压力表测量控制斜盘的行程油缸两端的压力，发现油缸两端的压力有一端不断变化，但始终大于没有压力变化的另外一端。根据这一现象判断，斜盘方向的改变，不是由行程油缸控制发生的。

如图3所示，将原理图简化，并将已损坏的泵1考虑进去，不难发现，当泵2工作时，高压油通过集流阀块后，除了到达4个马达之外，还会到达没有工作的泵1，这时泵1的状态将会类似于马达，处于被动转动的状态。

图3　简化的低恒速走行原理

设定列车向前进方向行驶，电气信号输出后，泵1没有工作，斜盘处于中位，无压力输出，泵2接收到电气信号，电磁阀打开，在补油压力作用下，行程油缸推动斜盘动作，A口输出压力油。

泵2在A口输出的压力油到达集流阀块1之后，分五路分别到达四个马达和泵1，马达在压力油的作用下开始转动，提供列车向前的动力；同时泵1在压力油的作用下，像是一个马达一样，与A口相连的柱塞被推动，导致斜盘向B口方向发生倾斜。

这时，泵1在柴油机的带动下，迅速转变为泵的工作工况，A口为吸油侧，B口为压油侧。

由于泵1的吸油侧A口与泵2的压油侧A口通过集流阀块1相连，泵2输出的压力油通过泵1的吸收而降低了压力，马达向前转动的动力减小；同时泵1的压油侧B口与泵2的吸油侧B口通过集流阀块2相连，泵1输出的压力油使泵2的吸油侧和马达的回油侧压力升高，当系统B口侧的压力大于系统A口侧的压力时，马达开始反向转动。

而就在系统B口侧压力增大和A口侧压力减小的过程中，泵1中与A口相连的柱塞所受压力减小，与B口侧相连的柱塞所受压力增大，斜盘又开始向A口方向倾斜。

然后系统A口侧的压力又开始升高，B口侧压力降低，等到A口侧压力大于B口侧压力时，就回到了最开始时的状态。如此反复循环，就造成了马达不断正转又反转的故障现象

4　结束语

经过分析与试验，排除了传动箱、减速箱、低恒速控制器的故障，最终得出造成列车前后抖动的原因是1#液压泵发生故障。当泵2正常工作时压力油反推泵1斜盘，泵1反向工作，互相影响从而发生抖车现象。

为不影响用户使用，将泵1油路封堵，在低恒速情况下只有泵2工作，除作业速度降低外，抖车现象不再发生；建议用户及时联系变量泵厂家对问题泵进行更换。

参考文献：

［1］梁晓东，冯茂林，孙芬.液压系统双泵合流技术探究［J］.有色设备，2011，（1）：14-17.

［2］王积伟.液压与传动技术［M］.北京：机械工业出版社，2006.

GMC-96B Rail Grinding Train Shaking Fault Analysis and Treatment of Operating Mode

DONG Nai-qiang，BAI Jun-qiang，LI Tao，MA Yong，WANG Ying-xin
（Beijing Feb 7th Railway Transportation Equipment Co.，Ltd，Beijing 100072，China）

Abstract：When M5 GMC-96B rail grinding train of Beijing railway administration grinding in LanXinXian highspeed section，the cardan shaft is torsional and the whole vehicle is found vibration fault.Through the analyze the principle of system，find the cause of the problem，finally put forward corresponding Suggestions，to deal with polished vehicle hydraulic system failure.

Key words：GMC-96B rail grinding train；the variable hydraulic pump；dither fault

中图分类号：U269

文献标识码：B

文章编号：1672-545X（2016）03-0097-03

收稿日期：2015-12-16

作者简介：董耐强（1986-），男，河北唐山人，硕士研究生，工程师，研究方向：车辆工程。