探究電力機車空氣制動系統的控制與故障診斷

摘 要：電力機車本身不帶原動機，是靠接受接觸網送來的電流作為能源，由牽引電動機驅動機車的車輪。電力機車具有功率大、熱效率高、速度快、過載能力強和運行可靠等主要優點，而且不污染環境，特別適用于運輸繁忙的鐵路干線和隧道多，坡度大的山區鐵路。空氣制動系統作為電力機車中的核心部分，對系統的控制與故障診斷是確保機車安全運行的重要方式，文章通過分析了電力機車空氣制動系統的結構原理，研究引發空氣制動系統故障的主要因素，并提出了一些具體有效的診斷措施。

關鍵詞：電力機車 空氣動力系統 控制 故障診斷

中圖分類號：U264 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0122-01

1 電力機車空氣動力系統工作原理

DK-1型機車電空制動機主要由安裝在司機室內的電空制動控制器和空氣制動閥、安裝在車體內部的電控制動屏、分配閥和緊急閥等組成。組成DK-1型機車電空制動機的主要部件，其相互關系在不同的工況下存在區別。

1.1 電空位

（1）控制全列車。

電空制動控制器→電空閥→均衡風缸→列車管壓力

↗機車分配閥一，機車制動缸

↘車輛制動機

（2）控制機車。

空氣制動閥→機車分配閥→機車制動缸

1.2 空氣位

（1）控制全列車。

空氣制動閥→均衡風缸→中繼閥→列車管壓力

↗機車分配閥→機車制動缸

↘車輛制動機

（2）控制機車。

空氣制動閥→單緩機車

機車制動主要是通過壓縮空氣并借助制動裝置機械實現對機車的車輪控制。具體的情況如下：機車的制動裝置的組成包括安裝于機車上的供風系統、自動制動閥、分裝于機車與車輛上的制動機與基礎制動裝置，以及剎車管。在整個系統中充入壓縮氣體。而供風系統中包括有總風缸和空氣壓縮機，作用為整個系統供給壓縮氣體。在制動管減壓的時候，副風缸內的壓縮氣體被空氣分配閥作用到制動缸內，推動鞲鞴，經過基礎的制動裝置的杠桿作用，使得閘片緊壓著制動盤，阻礙了車輪轉動，輪軌之間的粘著力作用將會造成機車減速甚至停止運行。

2 機車空氣制動系統中可能出現的故障

機車的空氣制動系統由許多部件組成，這么多的部件在長期使用中都會不可避免的出現一些老化、損壞和故障現象，下面我們開始分析哪些故障可能會出現，以及如何對這些故障進行檢測，

（1）因在動力機車上制動系統是通過機車管中的壓縮氣體作業來實現制動的。因此，第一步就是要確保機車管的通暢。但如何判斷機車管是否通暢或是存在泄漏，其方法有：判定是否暢通可進行機車充風和排風來確定。（2）電空閥是空氣管路系統中不可缺少的控制元件，它是通過電磁力來控制壓縮空氣管路的接通或切斷，從而達到遠距離控制氣動裝置電器。目前國產電力機車都統一裝用螺管式電磁鐵、立式安裝的閉式電空閥。閉式電空閥是指電磁鐵在無電狀態下，主氣閥口的狀態是處于關閉位置。（3）機車的折角塞門非正常關閉，在電力機車中每兩節車廂間的機車管是由折角塞門所連接的，在一般情況下，只有列車最后一節車廂的折角塞門是關閉的，其他地方都是導通，這樣使機車管處于貫穿狀態，才能夠實現機車制動。（4）機車管接頭松脫、泄漏。雖從簡化角度出發可將機車管看做一個整體導管，可在實際中，機車管是由許多的管線連接起來的，因此這些管線之間連接密封性是不能夠忽視的問題。（5）鞲鞴工作出現故障，致使閘片跟車輪出現抱閘，從而引發事故。具體的表現如下；徑向孔堵塞，造成制動缸內的氣體不能排除。制動缸的鞲鞴因制動缸生銹、缺油、緩解彈簧力太弱、鞲鞴桿彎曲或是杠桿與推桿卡死無法縮回以及彈簧折斷，所引起的緩解不良；安定彈簧太強或太弱都會引起鞲鞴非正常位移，影響制動效果。（6）制動風缸在空氣制動系統中起著非常重要的作用，通常情況下，風缸出現故障的可能性較小，可是也不能排除其出現故障的可能性。當電力機車空氣制動系統出現故障時，排除機車管貫通、制動裝置異常、泄漏的可能性后，可檢查制動風缸。目前制動風缸所出現的問題大多是因作用、緊急風缸的隔板裂漏所引起的。這樣就要求相關的風缸制造廠在制造過程中應保證風缸的隔板兩側焊接質量過關，同時進過水壓試驗才能夠出廠。

3 電力機車空氣制動系統的故障檢測

3.1 機車尾部安全裝置

電力機車控制盒指令主要是通過機車無線列車調度臺發送到機車的尾部主機，由車尾的裝置主機完成動作之后再向乘務員報告：與此同時機車尾部的裝置主機在機車的運行中實時檢測參數，及時向乘務員報告。其工作原理是檢測機車的尾部空氣壓力指數，進而判斷制動系統的工作是否正常。目前電力機車上所采用的列尾裝置組還要型號有CP-3型，ZIF2000/2002型。這些列尾裝置雖可以提高機車的安全運行，但在使用總依舊存在某些問題，例如在隧道或是山區的通信問題，多列以上機車之間相互干擾的問題等等，因此列尾裝置功能與使用環境的局限這些方面還要進一步提高。

3.2 電空閥是經常發生故障的電氣配件之一

故障電空閥解體后，首先用汽油清洗干凈，然后用壓縮空氣吹掃。組裝前需進行以下檢查。

（1）仔細檢查上、下閥芯口，注意閥芯口不得有碰傷、拉傷。閥芯口要平，不得有毛刺，不得有劃痕，尤其是軸向劃痕。否則在組裝后會出現漏風現象。如發現閥芯口有拉傷或劃痕，需車床將閥芯口車平后再進行組裝。

（2）利用萬用表測量線圈，若發現斷路或短路，應及時更換新線圈或是進行復修。鐵芯組裝好之后，其端面不得超過端面。若不合適，進行適當調整

3.3 機車折關檢測報警記錄裝置

依據機車管空氣壓力變化的檢測判斷折角塞門的狀態。其原理是將整個機車管氣路當做一個整體，機車在充風和排風時當車輛數固定，則與之對應的時間也不變，因此可由檢測數據得到機車在充風與排風時折角塞門是否出現折關及折關的位置，此類裝置有LZJC-1型，因機車管氣路泄漏等情況使其建模的準確度存在影響，從而使裝置檢測精度受到影響。

3.4 機車制動的主管漏泄檢測儀

相互作用形成超聲波輻射。儀器記錄了對超聲波反應相對變化，當壓縮氣體泄漏的時候，會生成超聲波信號。機車主管中的空氣壓力與孔隙嚴密性及物理特性決定了輻射脈沖強度。漏泄檢測儀器的功能較為單一，只能夠作為輔助儀器，因此它的發展空間較小。

電力機車的空氣制動系統能否正常運行直接影響到機車的安全運行，當前在機車制動系統的領域所提出的一些理論跟實際的應用在一定的程度上預防了某些事故的發生，但想獲得較為理想的成果，依舊有待在機車制動系統領域新理論的提出，并發展成熟運用，同時還依賴了相關硬件和軟件支持。