HXD3D型電力機車撒沙系統的故障調研分析及應對措施

摘 要：2014年6月中國北車集團大連機車車輛有限公司研制的新型HXD3D型客運電力機車配屬到北京鐵路局北京機務段使用，在使用的一年當中，出現了很多大大小小的問題，該文針對HXD3D型電力機車在運用中出現的撒沙系統存在的故障現象，結合和諧型機車撒沙系統的結構特點、新型機車撒沙閥的原理及使用狀況進行分析，判斷撒沙系統故障原因，分析影響電力機車撒沙效果的主要因素，并對撒沙系統的改進提出幾點觀點，積極采取一些行之有效的解決辦法，使HXD3D型電力機車撒沙系統的故障問題得以最大限度的解決。

關鍵詞：HXD3D型電力機車 撒沙系統 調研 分析 改進

中圖分類號：U269.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（b）-0105-02

2014年6月北京鐵路局北京機務段陸續換型配屬由中國北車集團大連機車車輛有限公司研制的HXD3D型客運電力機車，目前該機車是我國牽引功率最大、技術最先進用于客車牽引的電力機車，隨著新型HXD3D型機車的投入使用，在北京機務段日常使用過程中發現一些影響機車使用的問題，其中以機車撒沙系統故障方面的問題在初期較為突出。由于機車牽引力大，輪對在受到污染（水、油或冰霜）的鋼軌上啟動或運行時，由于輪軌的粘著狀態的惡化，會產生空轉；在緊急制動時，由于制動力較大，車輪也往往會產生滑行。空轉和滑行會損壞輪軌，影響行車安全。為了改善輪軌的接觸狀態，提高粘著系數，司機應適時在輪軌接觸處進行撒砂，在遇到緊急狀況時，施行緊急制動，撒沙系統會自動撒砂，制止動輪空轉或滑行，使機車正常啟動和正常運行。在雨雪季節沙管不能正常下沙導致輪對和鋼軌打滑，出現空轉現象。或機車在空氣制動狀態下，制動力超過了粘著限制，車輪轉速急劇下降甚至停轉而車速降的慢，這叫“滑行”或“抱死輪”。這兩種現象嚴重影響了正常的鐵路運輸安全，因此撒沙系統的正常工作顯得尤為重要。

1 HXD3D型電力機車撒沙裝置結構及工作原理

HXD3D型電力機車安裝使用的都是GCJR-20-Ⅱ型撒沙裝置，該型撒沙裝置是一種新型撒沙裝置，是一種在一定壓力范圍內工作的氣動傳送裝置。撒沙控制模塊由撒沙塞門、減壓閥、加熱電磁閥、撒沙電磁閥等控制部件組成。撒沙機械裝置主要由沙箱蓋、沙箱、撒沙閥、風管、撒沙膠管、撒沙帽等構成。撒沙動作與司機腳踏開關、緊急制動、防空轉、防滑行等功能配合使用，撒沙方向與機車運行方向一致。司機室腳踏撒沙控制閥動作后，微機顯示撒沙，控制電空閥動作，壓縮空氣由端口進入，經撒沙閥阻氣門調節后從底部通過撒沙內管進入沙箱中。撒沙器靠一個供風口向撒沙器內供風，進入后分兩路，一路風通過透氣板吹動沙箱里的沙子，一路通過撒沙控制板吹動沙子進入出沙管，出沙管與外界相通。這樣，因為氣壓差，絕大部分風量通過導沙蓋經出沙管排出。只要供風的壓力在給定范圍內，氣流將吹起導沙蓋內的沙子一起排出沙管，導沙蓋外層沙子不斷補充，從而達到撒沙的目的。與傳統重力撒沙裝置相比，其下沙量控制精準、流速適中、減少浪費。

2 故障現象及判斷

和諧電力機車撒沙裝置最常見故障就是不下沙或下沙量小，偶爾也會發生下沙量過大的情況。由于大多數故障現象類似，如何判斷是哪個部分出現了問題比較困難，我們通過大量實踐，找到了一種行之有效的判斷故障的方法，如機車某沙管出現不下沙故障時，可按以下步驟進行檢查。

（1）拆開撒沙器進風管接頭，檢查有無壓縮空氣以及壓力大小，若無壓縮空氣檢查空氣管路以及控制風源的電氣設備，排除故障處所。

（2）檢查沙箱的氣密性是否良好，若有明顯的漏泄處所，應及時修復，對不良的沙箱蓋及時更換。

（3）檢查沙管角度是否合適，彎度大的地方是否有堵塞，若有則進行疏通，拆下撒沙管，調整沙管卡子角度，對長的撒沙管進行整修，減小沙管彎度。

（4）拆開沙管與撒沙器連接接頭，給出撒沙信號，檢查撒沙器出沙口是否有沙子流出，若有則說明是沙管出現了故障；若無則可判斷是撒沙器出現故障。

3 和諧電力機車對沙質的要求

和諧電力機車沙子質量指標要求比我們普通電力機車要求要高，其沙子來自礦坑，河流和湖泊中的天然的沙子和天然巖石粉碎后的沙子，成分中二氧化硅的含量不少于60%，沒有金屬化合物或具有水硬性的成分。這些類型的巖石的莫氏硬度至少要達到5。沒有粘土狀，土狀或燒結劑成份及任何異物。對晶體要求致密，邊緣尖銳，無規則。晶體的尺寸分布如表1。

4 撒沙裝置常見故障分析

在北京機務段和諧電力機車運用中撒沙系統出現的撒沙故障問題，主要有以下幾方面原因。

4.1 沙子質量不合格

該撒沙裝置對用沙的規格、晶體尺寸分布有嚴格要求（如表1），但在實際裝車的沙子中沒有按照表中標準，沙粒直徑過小，粉末狀沙子含量較多。在使用過程中，過多的粉塵進入撒沙器內部，堵塞了撒沙器內部氣路，導致撒沙器不下沙。

4.2 沙管角度不夠

沙箱出口橡膠管太長彎曲不夠陡峭（如圖1）使沙子積存在彎曲沙管內，沙管卡子角度不對使從撒沙器內流出的沙子在沙管內堆積，使出口撒沙壓力降低日積月累造成沙管堵塞不下沙。

4.3 壓縮空氣不干燥

潮濕的壓縮空氣吹入沙箱后，水分被沙子吸收，長時間后沙子就粘結在一起，使沙子板結，壓縮空氣不能揚起足夠的沙子進入撒沙帽，導致下沙量不足，情況嚴重時，沙子和泥堵塞撒沙器，撒沙器不下沙。

4.4 沙箱氣密性差

沙箱蓋密封不嚴沙箱蓋緊固螺絲斷裂（如圖2），沙箱蓋密封膠皮破損，壓力不夠，致使進入沙箱內的壓縮空氣通過沙箱蓋漏泄，達不到撒沙器下沙所需壓力值，導致撒沙器不下沙。

4.5 維護保養不當

機車入庫整備時，整備人員不嚴格執行工藝要求，加入沙子量太多（如圖3），不能使沙子被風卷起，應該控制在1/2沙箱。加入濕沙或混有雜物（如編織袋、小石子等）的沙子進入沙箱，進入撒沙帽，長時間后將撒沙帽堵塞，導致不下沙。

4.6 撒沙器本身存在缺陷

風嘴或閥體堵塞，較大顆粒的沙子卡在風嘴或閥體上，降低了流入撒沙器內壓縮空氣的壓力和速度，造成不下沙或下沙量小。在撒沙器連接面上有兩個孔，分別為低管、排出室高管安裝孔。一些粉塵和細小的沙子直接從連接處進入撒沙器內部，堵塞撒沙器風路，造成不下沙。

下面對北京機務段2015年（1～4）月所入修程的HXD3D型電力機車撒沙系統故障進行匯總（如表2）。

5 撒沙器常見故障及撒沙量不足解決措施

針對以上北京機務段HXD3D電力機車運用中撒沙系統出現的撒沙故障問題特制定出以下解決方案。

5.1 強化整備作業標準

制訂《HXD3D電力機車日檢查作業標準》，規范作業人員作業標準，嚴格按工藝、范圍作業，同時還制訂撒沙裝置維修專項管理制度，使整個過程標準化、程序化。北京機務段整備車間整備工作人員在加沙前應清理沙子，避免在沙子內混入小樹枝、樹葉、大沙塊、煙頭、編織袋等雜物，沙子為小包裝，內部編織袋毛邊被沙子磨掉和沙子一塊加入沙箱，使沙管堵塞，在加入沙箱之前，應對每袋沙子進行過篩，去除編織袋細條等雜物，保證所使用的沙子質量良好。

5.2 確保壓縮空氣質量

機車入庫整備時，整備工作者要對總風缸進行排水處理，查看機車風源凈化裝置工作狀態，保證風源凈化裝置為撒沙器提供潔凈、干燥的壓縮空氣。

5.3 特殊天氣應對措施

針對雨雪季節、冰凍災害天氣特點，制定出相應措施，加裝沙管振動裝置，使其及時投入使用，增大沙子的流動性，保證撒沙裝置作用良好。

5.4 日常機統-6提票應對方法

檢修人員對乘務人員入庫機統-6提票關于撒沙系統故障要認真對待，及時處理，做到件件有回復、確認，車間質檢員要不定期進行沙管下沙狀態的檢查，檢查提票落實情況，堅決杜絕撒沙狀態不良機車出庫上線。

5.5 沙箱密封性改進措施

對HXD3D型電力機車的沙箱口，加改拉力強度大的沙箱蓋軸并更換壓縮量更大的沙箱蓋密封墊，同時要求機務段加沙人員在加沙后將沙箱蓋鎖緊，保證沙箱蓋螺絲緊固到位，保證沙箱良好的密封性。

5.6 撒沙閥的改進方案

針對撒沙進氣閥壓力不足的特點，建議廠家將撒沙管路的進氣嘴直徑加大，在進風口加裝防沙子堵塞的防塵帽，既能增加撒沙器供風量，又能避免堵塞風管。對排出風管高管采取類似低管的處理方式，在連接處增加襯墊，降低撒沙器堵塞故障發生率。在撒沙器的透氣板與主基板之間密封用的橡膠圈，保證來自撒沙供風口的壓縮空氣全部通過撒沙器透氣版進入沙箱，以保證沙子經過導沙蓋進入撒沙管。

6 結語

通過對撒沙系統原理及故障原因的認真調研分析，提出了解決此類問題的相關措施和改進方案。在北京機務段HXD3D電力機車上采取上述措施后和諧電力機車撒沙裝置的故障率大幅下降，有效地降低了機車空轉現象的發生，確保了鐵路行車運輸安全。

參考文獻

[1]HXD3D型交流傳動快速客運電力機車[M].北京：中國鐵道出版社，2012.

[2]中國北車集團大連機車車輛有限公司.HXD3D型交流傳動快速客運電力機車檢修手冊[Z].2012.

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