HXN5型機車特殊電氣故障導致成組柴油機停機故障的分析與解決

曹 鈺

（烏魯木齊鐵路局 庫爾勒機務段，新疆庫爾勒841001）

自2011-03以來，國產化大功率交直交傳動的HXN5型內燃機車在烏魯木齊鐵路局庫爾勒—魚兒溝高山區段全面投入使用。該區段內有連續254km22‰的長大坡道，有海拔2 997m的高寒山區，有長達6 154 m的長大隧道。HXN5型機車采用雙機+重聯裝置的牽引方式來提高該區段運用安全性能及區段通過能力。

2011-06-02HXN5型機車牽引28007次因兩臺機車同時停機被迫停于6 154m長的奎先隧道內，在先后使用小復位、大復位2次后仍不能啟機，被迫在隧道無動力停留長達2h25min等待救援。因隧道內廢氣濃度較大、高山缺氧等情況造成出隧道后，尾部防護司機出現嘔吐等身體不適反應。針對該問題，我們組織專人對故障原因、應急措施和處置方法進行分析論證，查找出單臺車電氣故障造成兩臺柴油機停機的特殊問題，提出解決方案和處理措施，優化應急處理方法，提高了HXN5型內燃機車運用的可靠性。

1 故障原因分析

1.1 故障處理

機車入庫后，調取這兩臺HXN5型機車智能顯示器的“事件日志”記錄進行查看，兩臺機車的記錄信息均存在“本機或重聯機車機組停機按鈕在閉合位，無法啟機”的異常信息記錄。

檢查兩臺機車的柴油機重聯急停開關均斷開正常，柴油機停機回路各控制線路及接插件正常、使用替換法替換各控制電氣故障仍無消除，在多次扳動384機車主操縱臺司機控制器的過程中，故障現象突然消失。更換司控器后，柴油機啟機正常。拆下384機車的主操縱臺司機控制器（簡稱司控器）進行檢查，發現該車的機車司控器的KA-KB的輔助連鎖安裝位置不當和主凸輪斷開點邊緣磨損、主手柄凸輪橫向間隙變大，造成該車司控器KA-KB觸指在惰轉位時仍處于吸合狀態（該觸指應在牽引檔5，6位時吸合，其他檔位應斷開）。見圖1。

圖1 司控器凸輪控制關系圖

1.2 柴油機緊急停機回路和檔位控制回路（見圖2）的原理分析

2.2.1 HXN5型機車柴油機主要控制電氣元件介紹

（1）CIO為集成式輸入／輸出控制板，CIO是“智能顯示器”的輸入／輸出裝置。智能顯示器通過CIO插件板獲知機車的操縱條件，并控制牽引和輔助系統中各種電氣設備的操作。在柴油機控制回路中智能顯示器通過CIO接收停機控制指令，并通過CIO控制柴油機啟停機。

（2）PCR為電源控制繼電器。為機車控制系統提供電源。

（3）COB為控制開關斷路器。為控制電氣提供電源。

（4）MU為重聯急停開關（“緊急重聯停機”按鈕）。扳動MU開關后，主操縱臺ESS1和副操縱臺ESS2常開聯鎖處于閉合位，將給重聯在一起的機車CIO傳輸柴油機停機信號，由CIO控制柴油機停機。用于司機遇緊急情況強迫停止柴油機運轉。

（5）MC1為司機控制器。用于給CIO提供機車電阻制動和牽引位的檔位信號。司機控制器驅動一個凸輪旋轉，當這些凸輪高點移動時，升起或降下連在開關觸點上的杠桿，從而打開或閉合組合功率手柄相應位置的開關。其中KA-KB觸指僅在手柄牽引位5、6位時閉合。

圖2 HXN5型機車柴油機緊急停機和牽引檔位控制電路簡圖

1.3 停機電路分析

我們通過判斷單臺機車燃油輸送控制電路故障（如燃料泵電機故障、燃料泵控制接觸器故障）不能使兩臺柴油機同時停機，引發類似同時停機只能是在重聯機車的公用的控制回路才能發生。對此我們對涉及重聯的機車牽引檔位控制回路和柴油機強制停機回路進行了分析：

從圖2可以看出，柴油機強制停車電路和牽引檔位控制電路共用CIO的C22輸入端口，提供CIO柴油機停機和牽引檔位控制信號。停機控制時，機車提供給C22單獨一路的74V信號作為CIO停機控制信號。而機車牽引運行時（1檔以上），C22、C23、C24、C254個端口中至少要同時有兩個及以上的控制信號組合提供才能作為CIO的柴油機牽引檔位信號（見圖3）。

需要緊急停止柴油機時，司乘人員扳動MU開關后，ESS1或ESS2的常開聯鎖3A—3B觸指閉合，74V直流電經COB開關—ESS1或ESS2的“3A—3B”觸指—TB5H、TB5B 端子—DV15號線—TB1C 端子—CIO C22號接口，單獨給CIO控制柴油機停機，同時通過重聯線傳遞到重聯機車CIO控制它車柴油機停機。同時ESS1或ESS2的常閉聯鎖“1B—1C”觸指斷開，確保MU開關扳動后，不論機車主手柄在任意位置，均立即切斷柴油機C23、C24、C25的檔位信號，保證CIO只能收到一路C22的柴油機強制停機信號。但正常情況下，如果MC1上KA—KB在非牽引位5、6檔位時不正常閉合，一旦司控器回到惰轉位時，由于此時其他檔位信號均已斷開，柴油機停機信號就會錯誤輸出。

圖3 HXN5型機車司機控制器檔位控制簡圖

1.4 故障分析結論

（1）司控器KA-KB的輔助連鎖的異常吸合是導致柴油機異常停機的直接原因。因384機車司控器MC1上KA-KB在惰轉位時不正常閉合，當司機將司控器回至惰轉位時，電流仍可通過司控器閉合的KAKB觸指，進入CIO的C22，因為此時 C23、C24、C25的檔位信號均已正常斷開，只有存在一路信號進入C22，導致微機系統認為"緊急重聯停機"按鈕閉合，控制CIO發出停車信號，將機車柴油機強行停機。

（2）重聯裝置的控制作用未解除，是導致該故障發生后，兩臺機車均無法正常啟機的原因。

當384機車發生故障停機后，系統通過重聯線控制重聯機車333機車也強行停機。在其后的處理中，因重聯裝置未拆除，重聯關系始終建立，一位機車384機車的司控器KA-KB觸指在惰轉位一直處于閉合狀態，因此機車只要上電，智能顯示器就會始終認為“緊急重聯停機”按鈕閉合，嚴禁啟動柴油機，并通過重聯線控制二位機車也無法啟機，致使線上乘務員在兩臺機車上多次嘗試正常啟機均失敗。將故障的司控器再裝回原車，拔除兩臺機車間的重聯線后，333機車可正常啟機，但384機車無法正常啟動。

2 應對措施

針對此種故障現象，組織對發生的司控器故障進行普查，發現HXN5型機車投入運用5個月來，已發生多起司控器故障。司控器相關故障記載共計10件，其中更換司控器4件，其中有2件更換司控器未記錄；更換、打磨、調整動作觸指處理5件，其他配件原因造成司控器故障3件。針對此我們立即制定了以下措施：

（1）技術科、檢修車間配合制定普查方案，對HXN5型機車司控器逐臺進行普查，發現問題必須徹底處理。具體檢查要求如下：首先主手柄置于惰轉位，檢查主副臺司控器K連鎖垂直中心線不得越過主手柄斷開點邊緣；然后將主手柄置于牽引8檔（斷開點1已面向外部），對主手柄凸輪斷開點1下邊緣進行涂油，減少該處邊緣磨損。

（2）機車入庫后，行修作業人員要向乘務員詢問機車運行情況，并對機車事件日志分析、轉儲，發現機車異常信息必須上報技術科，對事件日志中記錄的機車異常信息必須徹底處理后，方可出庫。

（3）機車進入修程時，必須對前一趟事件日志文件進行分析，發現機車異常信息必須處理消除，對提報的元器件故障必須交由廠家進行檢測，對事件日志文件分析，確認良好后方可交車；對“緊急重聯停機”按鈕及司控器KA-KB觸指進行全面檢查，發現觸頭虛接、粘結等故障時必須徹底處理。

（4）技術科將故障信息反饋回廠家，對近期司控器發生的故障進行綜合分析，要求廠家提供司控器日常檢修各尺寸要求（現提供的司控器說明書無司控凸輪與聯鎖凸輪間隙要求）提高產品質量。

（5）鑒于原來廠家提供的處理柴油機停機的應急辦法通常是檢查 MU開關應在正常位，然后再“小復位”“大復位”啟機，仍不成請求救援的辦法。耗時長（僅“復位”操作下來就需要12～15min），對類似故障無法有效解決，造成機故、機車無動力停留處理不當溜逸、隧道缺氧中毒的一系列隱患。采用優化流程。即線上發生柴油機停機故障時，乘務員應首先查看“事件日志”文件有無故障信息，如有明確信息則按要求處理；如“事件日志”無故障信息顯示，則應查看“活動事件”，查看機車當前狀態是否存在故障并按規定處理。處理時必須拆除重聯線再進行復位啟機試驗，確保即使一臺機車故障，另一臺機車能夠正常啟機維持運行到前方站和出隧道處理。避免高坡、隧道引起的行車、人身安全問題。

3 結束語

通過采取新措施，HXN5型機車司控器的運用質量有了大幅度提高，截止到2011-11庫爾勒機務段再未發生因司控器問題造成HXN5型機車線上故障，確保HXN5型機車在南疆線高坡區段的運用，消除了因柴油機停機故障對行車安全帶來的安全隱患。