DF4D型內燃機車接地故障處理研究

楊 德 君

(西山煤電(集團)鐵路公司，山西 古交 030200)

現階段，我國“一帶一路”發展戰略對鐵路運輸業提出了更高的要求。內燃機車是鐵路牽引動力機車的一種，我國目前仍主要采用電傳動內燃機車。然而，電傳動內燃機車受柴油機運動件等內在原因和線路等外部環境的影響，容易導致電器裝置異常，經常發生主電路及其他電路的接地問題，進而影響機車的穩定、安全運行。而且，接地故障不容易判斷和查找，只能避免和減少類似故障的發生。目前，DF4D型內燃機車是常用的一種機車[1]，因此，研究DF4D型內燃機車接地故障處理問題，對DF4D型內燃機車安全穩定的運行具有重要的現實意義。

1 DF4D型內燃機概述

1.1 機車結構

DF4D型內燃機車，全稱東風4D(DF4D)型客運/貨運內燃機車。DF4D型內燃機車是為適應鐵路干線旅客列車提速的要求，進行部分部件改革而形成的新一代提速內燃機車。與東風4B和東風4C型機車不同，DF4D型內燃機車選用16V240ZJD型大功率機車柴油機，最高試驗速度為157.5 km/h。機車走行部改進了牽引電動機懸掛裝置，選用了進口高檔軸承，并在此基礎上，采用了滾動抱軸承替代滑動抱軸承(抱軸瓦)結構，同時，通過橡膠墊以吊桿懸掛在構架橫梁上，可保證機車運行安全及吸收來自輪對的振動。采用了高溫冷卻系統和密閉壓力水箱及新型機油熱交換器，提高了水油溫度，使水油溫度更能滿足DF4D型內燃機車安全穩定運行要求。而且，還采用了TQFR-3000E型交流同步牽引發電機及ZD109B型直流牽引電動機，同時采用H/H級絕緣。

1.2 設計特點

與東風4B、東風4C型機車相比，東風4D型機車主要設計特點為：機車采用內走廊柵式車體，側壁承載全焊鋼結構，兩端司機室；采用JZ-7型空氣制動機及滾動軸承抱軸的軸懸式懸掛裝置，最高運行速度為132 km/h；采用交直流電傳動，軸式為C0-C0，軸重23 t。

東風4D型機車從設計方面和工藝方面都作了積極的改進，改進的重點在機車走行部和柴油機活塞等方面，其中，機車走行部方面，對牽引齒輪箱作了重新設計，采用各種技術設計制造了新的從動齒輪，重新設計了滾動抱軸箱，采用進口的整體車輪等；柴油機部分，主要表現為改用作為技術儲備的鋼頂鐵裙活塞及新結構的鋼頂鋁裙活塞。此外，為增強機車行駛過程中的安全性能，東風4D型機車還研制裝用了柴油機斷氣防飛車保護裝置。

2 DF4D型內燃機接地保護電路作用

DF4D型內燃機接地保護電路作用為保護主線路，其基本原理為當主電路中產生一點接地時，接地點的電流通過“地”切斷了LLC與LC的供電電路，從而保護了主電路。DF4D型內燃機主電路接地保護原理圖如圖1所示[2]。

3 DF4D型內燃機車的接地故障判斷及原因

DF4D型內燃機車在運行過程中，由于自身的技術缺陷與故障、外界的溫度與濕度(特別是在天氣炎熱的季節)等因素的影響，容易產生接地故障等問題，進而影響其穩定安全的運行。現將其接地故障判斷及原因分析如下。

3.1 DJ誤動作或主電路瞬間接地

DF4D型內燃機車在運用中會震動頻繁，其產生的摩擦會導致導線裸漏，一旦其與導電體直接(如車體)接觸，將很容易燒損電器的主觸頭和繼電器，進而產生很大的安全隱患。因此，一般需經常檢查DF4D型內燃機車，以預防安全隱患。但值得注意的是，DJ誤動作或主電路瞬間接地不會影響機車正常運行和工作，可暫不處理，否則就要嚴格按規定處理，防止故障的擴大化[3]。

3.2 控制回路及主電路高(低)電位點接地故障

DF4D型內燃機車控制回路故障很容易造成油壓繼電器中接線處的導線與機體接觸，形成控制回路的接地。其故障產生的因素包括機車電爐、插(座)頭等部位故障及內部接線柱脫開等因素。制回路故障是DF4D型內燃機車出現接地故障最頻繁的故障，因此應更加被重視。

對于主電路高(低)電位點接地，應利用故障開關判斷，并切除有接地故障的牽引電動機。同時，可保持DK在“負端”位繼續維持運行，回段后及時處理。

3.3 主電路與勵磁電路接地故障

電動機的引出線夾板設計與研制不合理，進而引發機體與引出線的硬摩，是DF4D型內燃機車主電路發生接地故障的主要原因。而整流柜引出線與防護罩的距離太近、防護罩外置脫落及機車內部動調電阻引出線被磨破等是勵磁電路接地故障的重要原因。明確了原因的主電路與勵磁電路接地故障，應針對性處理。

3.4 增壓器油壓過低導致的接地故障

如前所述，DF4D型內燃機車在機油泵出口配置了安全閥、溢流閥，還將柴油機內部的內油道位置向外移位，以進行動力裝置的改進。然而，這樣很容易造成機油泵出口的壓力低[4]，不能很好地滿足電動機與增壓器的運行要求，進而引發接地故障。因此，實際工作中，機車司機一定要注重增壓器油壓的變化，防止過低。

4 DF4D型內燃機車接地保護電路的改進措施

4.1 優化接地保護電路的設計

在DF4D型內燃機車實際運行中，無法很好的對交流側進行查找和保護，以致有時會造成機破，因此可以考慮設計新的接地保護電路。筆者認為可以考慮利用電容的特性“隔直通交”，同時4XD亮的接地查找，也能直接分辨出是交流還是直流側接地，然后采取相應的措施。新設計的電路中主要是在原有的接地保護裝置之上增加了一個“隔直通交”“儲存電能”的電容元件，一個限制電流作用的電阻元件，以及一個在電路中起穩定電壓作用的穩壓二極管。

4.2 改善零部件結構的設計

DF4D型內燃機車組成零件的優化設計可以降低故障發生率。如可以用突角留磨滾刀來增加牽引齒輪箱、從動齒輪的厚度；在裂紋處設計實時補裂的輔助裝置，調整墊片位置，以減少摩擦；引進噴丸強化技術來改善熱處理器，以降低接地故障的發生率。

4.3 改進內燃機車柴油機技術

柴油機油壓過低、鋼頂鋁群活塞碎裂等因素極易造成接地故障，而斷氣防飛車保護裝置的引進，檢修調整齒輪的嚙合契合度，加強油泵的低轉速流量與壓力的實驗，提高輔助裝置中閥門的可靠性、密封性、安全性等，可以增強齒輪油箱的緊密聯系，形成油壓壓力穩定，減少DF4D型內燃機車接地故障的發生率。而且，柴油機是內燃機車提速運行的關鍵，因此加強對柴油機進行技術上的研發與改進更是意義重大。

4.4 完善零部件的保護措施

DF4D型內燃機車零部件保護措施沒有固定好或者不完善，會直接影響接地故障頻發。而完善其保護措施，可以改善此種情況，如針對油壓繼電器接線盒的脫落，可以在彈簧卡片上用螺釘加固，進而有效地固定接線盒的接線柱，減少接地故障的發生。

5 結語

我國“一帶一路”發展戰略，對DF4D型內燃機車的運用與發展是機遇與挑戰并存。綜上所述，為了降低DF4D型內燃機車接地故障的發生率，可以采用優化接地保護電路的設計，改善零部件結構的設計，改進內燃機車柴油機技術及完善零部件的保護措施等途徑來解決，從而提高DF4D型內燃機車的安全穩定運行。