DF4D型内燃机车接地故障处理研究

杨 德 君

(西山煤电(集团)铁路公司，山西 古交 030200)

现阶段，我国“一带一路”发展战略对铁路运输业提出了更高的要求。内燃机车是铁路牵引动力机车的一种，我国目前仍主要采用电传动内燃机车。然而，电传动内燃机车受柴油机运动件等内在原因和线路等外部环境的影响，容易导致电器装置异常，经常发生主电路及其他电路的接地问题，进而影响机车的稳定、安全运行。而且，接地故障不容易判断和查找，只能避免和减少类似故障的发生。目前，DF4D型内燃机车是常用的一种机车[1]，因此，研究DF4D型内燃机车接地故障处理问题，对DF4D型内燃机车安全稳定的运行具有重要的现实意义。

1 DF4D型内燃机概述

1.1 机车结构

DF4D型内燃机车，全称东风4D(DF4D)型客运/货运内燃机车。DF4D型内燃机车是为适应铁路干线旅客列车提速的要求，进行部分部件改革而形成的新一代提速内燃机车。与东风4B和东风4C型机车不同，DF4D型内燃机车选用16V240ZJD型大功率机车柴油机，最高试验速度为157.5 km/h。机车走行部改进了牵引电动机悬挂装置，选用了进口高档轴承，并在此基础上，采用了滚动抱轴承替代滑动抱轴承(抱轴瓦)结构，同时，通过橡胶垫以吊杆悬挂在构架横梁上，可保证机车运行安全及吸收来自轮对的振动。采用了高温冷却系统和密闭压力水箱及新型机油热交换器，提高了水油温度，使水油温度更能满足DF4D型内燃机车安全稳定运行要求。而且，还采用了TQFR-3000E型交流同步牵引发电机及ZD109B型直流牵引电动机，同时采用H/H级绝缘。

1.2 设计特点

与东风4B、东风4C型机车相比，东风4D型机车主要设计特点为：机车采用内走廊栅式车体，侧壁承载全焊钢结构，两端司机室；采用JZ-7型空气制动机及滚动轴承抱轴的轴悬式悬挂装置，最高运行速度为132 km/h；采用交直流电传动，轴式为C0-C0，轴重23 t。

东风4D型机车从设计方面和工艺方面都作了积极的改进，改进的重点在机车走行部和柴油机活塞等方面，其中，机车走行部方面，对牵引齿轮箱作了重新设计，采用各种技术设计制造了新的从动齿轮，重新设计了滚动抱轴箱，采用进口的整体车轮等；柴油机部分，主要表现为改用作为技术储备的钢顶铁裙活塞及新结构的钢顶铝裙活塞。此外，为增强机车行驶过程中的安全性能，东风4D型机车还研制装用了柴油机断气防飞车保护装置。

2 DF4D型内燃机接地保护电路作用

DF4D型内燃机接地保护电路作用为保护主线路，其基本原理为当主电路中产生一点接地时，接地点的电流通过“地”切断了LLC与LC的供电电路，从而保护了主电路。DF4D型内燃机主电路接地保护原理图如图1所示[2]。

3 DF4D型内燃机车的接地故障判断及原因

DF4D型内燃机车在运行过程中，由于自身的技术缺陷与故障、外界的温度与湿度(特别是在天气炎热的季节)等因素的影响，容易产生接地故障等问题，进而影响其稳定安全的运行。现将其接地故障判断及原因分析如下。

3.1 DJ误动作或主电路瞬间接地

DF4D型内燃机车在运用中会震动频繁，其产生的摩擦会导致导线裸漏，一旦其与导电体直接(如车体)接触，将很容易烧损电器的主触头和继电器，进而产生很大的安全隐患。因此，一般需经常检查DF4D型内燃机车，以预防安全隐患。但值得注意的是，DJ误动作或主电路瞬间接地不会影响机车正常运行和工作，可暂不处理，否则就要严格按规定处理，防止故障的扩大化[3]。

3.2 控制回路及主电路高(低)电位点接地故障

DF4D型内燃机车控制回路故障很容易造成油压继电器中接线处的导线与机体接触，形成控制回路的接地。其故障产生的因素包括机车电炉、插(座)头等部位故障及内部接线柱脱开等因素。制回路故障是DF4D型内燃机车出现接地故障最频繁的故障，因此应更加被重视。

对于主电路高(低)电位点接地，应利用故障开关判断，并切除有接地故障的牵引电动机。同时，可保持DK在“负端”位继续维持运行，回段后及时处理。

3.3 主电路与励磁电路接地故障

电动机的引出线夹板设计与研制不合理，进而引发机体与引出线的硬摩，是DF4D型内燃机车主电路发生接地故障的主要原因。而整流柜引出线与防护罩的距离太近、防护罩外置脱落及机车内部动调电阻引出线被磨破等是励磁电路接地故障的重要原因。明确了原因的主电路与励磁电路接地故障，应针对性处理。

3.4 增压器油压过低导致的接地故障

如前所述，DF4D型内燃机车在机油泵出口配置了安全阀、溢流阀，还将柴油机内部的内油道位置向外移位，以进行动力装置的改进。然而，这样很容易造成机油泵出口的压力低[4]，不能很好地满足电动机与增压器的运行要求，进而引发接地故障。因此，实际工作中，机车司机一定要注重增压器油压的变化，防止过低。

4 DF4D型内燃机车接地保护电路的改进措施

4.1 优化接地保护电路的设计

在DF4D型内燃机车实际运行中，无法很好的对交流侧进行查找和保护，以致有时会造成机破，因此可以考虑设计新的接地保护电路。笔者认为可以考虑利用电容的特性“隔直通交”，同时4XD亮的接地查找，也能直接分辨出是交流还是直流侧接地，然后采取相应的措施。新设计的电路中主要是在原有的接地保护装置之上增加了一个“隔直通交”“储存电能”的电容元件，一个限制电流作用的电阻元件，以及一个在电路中起稳定电压作用的稳压二极管。

4.2 改善零部件结构的设计

DF4D型内燃机车组成零件的优化设计可以降低故障发生率。如可以用突角留磨滚刀来增加牵引齿轮箱、从动齿轮的厚度；在裂纹处设计实时补裂的辅助装置，调整垫片位置，以减少摩擦；引进喷丸强化技术来改善热处理器，以降低接地故障的发生率。

4.3 改进内燃机车柴油机技术

柴油机油压过低、钢顶铝群活塞碎裂等因素极易造成接地故障，而断气防飞车保护装置的引进，检修调整齿轮的啮合契合度，加强油泵的低转速流量与压力的实验，提高辅助装置中阀门的可靠性、密封性、安全性等，可以增强齿轮油箱的紧密联系，形成油压压力稳定，减少DF4D型内燃机车接地故障的发生率。而且，柴油机是内燃机车提速运行的关键，因此加强对柴油机进行技术上的研发与改进更是意义重大。

4.4 完善零部件的保护措施

DF4D型内燃机车零部件保护措施没有固定好或者不完善，会直接影响接地故障频发。而完善其保护措施，可以改善此种情况，如针对油压继电器接线盒的脱落，可以在弹簧卡片上用螺钉加固，进而有效地固定接线盒的接线柱，减少接地故障的发生。

5 结语

我国“一带一路”发展战略，对DF4D型内燃机车的运用与发展是机遇与挑战并存。综上所述，为了降低DF4D型内燃机车接地故障的发生率，可以采用优化接地保护电路的设计，改善零部件结构的设计，改进内燃机车柴油机技术及完善零部件的保护措施等途径来解决，从而提高DF4D型内燃机车的安全稳定运行。