SS4B型電力機車主斷路器檢修保養措施分析

陳 鳴

（國能新朔鐵路有限責任公司機務分公司，內蒙古鄂爾多斯 010300）

1 SS4B型電力機車概述

SS4B型電力機車屬于我國自主研制的第三代電力機車，不僅繼承了以往電力機車的優點，同時在性能方面有了更大的提升。SS4B型電力機車在設計之初就嚴格遵循設計規范，保證設計的規范化和標準化，同時在滿足設計要求的前提下，依據現有的科技手段，完成了性能方面的升級，可以滿足不同需要的運輸要求，尤其是在外部環境比較惡劣的地方，也可以滿足使用需求。

SS4B型電力機車的主斷路器是整個電力機車的核心部件，直接決定著電力機車的運行安全和使用壽命，如果主斷路器出現問題，可能造成重大損失。SS4B型電力機車的主斷路器在檢修方面也比其他部件更加困難，不僅會耗費很大的人力物力，同時對維修人員的技術水平要求更高，如果不能及時地進行維修，會對運輸產生極大的影響，直接降低鐵路運輸效益。所以，SS4B型電力機車主斷路器作為核心部件，在使用的過程中必須堅持必要的日常保養和及時的檢修，切實的保障鐵路運輸的安全和穩定。

2 SS4B型電力機車發展背景

我國國土面積廣闊，所蘊含的自然資源十分豐富，尤其是一些礦產資源，不僅數量眾多并且種類也十分豐富，在這種情況下，礦產資源的運輸情況直接決定了其最終的使用效果。這種情況為我國電力機車的發展提供了很大的便利，而SS4B型電力機車作為目前一種性能比較優越的機車，不論是其自身的性能還是其運載能力都可以滿足這一需求，目前SS4B型電力機車已經成為了適用范圍最廣的電力機車。因此，機車的運行安全就顯得尤為重要，也對其檢修保養提出了更高的要求。

3 SS4B型電力機車的技術特征和優勢

做好SS4B型電力機車主斷路器的檢修保養，首要的前提是要對機車的技術特征有詳細的了解，如機車的整體構造、機車性能、機車的零部件特性等，不僅如此，在SS4B型電力機車運行的過程中，要對運行的數據進行必要的記錄，并對技術特征進行全方位地了解和系統性的研究。隨著我國科技手段的不斷進步，對SS4B型電力機車的了解也是與日俱增。了解SS4B型電力機車的技術特征，一方面可以為檢修保養時提供必要的技術支持，這樣在進行檢修保養的時候才能事半功倍，另一方面也能保證機車在使用過程中的安全，提高SS4B型電力機車的運輸效益。經過不斷地實踐了解，可以將SS4B型電力機車的技術特征和優勢分為以下8個方面：

（1）SS4B型電力機車整車的控制系統設計采用的是先進的外重聯控制系統，該系統就猶如人體的大腦一般，對整個電力機車實行精準控制，并且其與其他控制系統最大的區別在于，外重聯控制系統可以對機車內部所有的車節進行控制，真正意義上實現在一間控制室內完成對整車的控制。

（2）SS4B型電力機車的所有車軸上都裝配有制動管轉向架，這樣在機車需要時操作起來更加的便利。SS4B型電力機車目前使用的牽引系統是斜拉桿式中央低位推挽式牽引裝置，這種牽引裝置配合制動管轉向架使用可以提供牽引動力，使機車運行過程中動力更足，可以極大地提高運輸效率。

（3）電力機車的運行離不來電力的支持，而SS4B型電力機車中所設置的電路確保了電力機車能夠平穩運行。SS4B型電力機車的電路是采用多種形式進行的，可以多種形式向機車提供電力，并且電路之間是獨立運行的，最大程度地保證了電力機車整體電路的運行，防止因為某一條線路出現問題而引起整個機車的電力癱瘓，可以有效保證電力機車的持續運行。同時，多種形式的電力供應也可以保證電車在運行過程中的平穩，極大地提高機車的運輸效率。SS4B型電力機車電路主要分為主電路和輔助電路，這兩種電路在設計時也有各自的特點。在主要電路設計時，都配備有檢測功率設備，所以在機車運行的過程中可以有效避免其他電波對機車的干擾，同時也可以有效地對電流情況進行檢測，預防事故的發生。同時電路導向連接時采用冷壓的方式，而主電路連接時采用的更是針對電力機車專門設計的冷壓型線簧式插接件，這種特殊的接件具有很好的質量保證，可以對電路的接口處形成很好地保護，增加電路的使用壽命。在輔助電路設計時，采用了旋轉式劈相機系統，這套系統可以對機器的運行進行有效地檢測。

（4）SS4B型電力機車的整流裝置比絕大部分機車都要先進，它主要是由晶體換閘管和大功率整流管組成，這兩種材料在出廠時都要經過嚴格的品控管理，同時整流裝置所使用的材料也是散熱性比較好的金屬銅，保證機車在運行過程中具備良好的散熱性，對機車的主電路板起到很好的保護，增強機車的使用壽命。另外，在使用的過程中金屬銅散熱器具備很好的抗氧化性，確保電線不會因為使用時間過長發生氧化，減少主線板發生故障的可能。

（5）SS4B型電力機車的安全性是其一大優勢，主要表現在以下方面：①電力機車的運行過程中，機車的軸承和軌道之間會產生一定的摩擦，這種摩擦所產生的磁場會對機車的運行產生不利影響，并且隨著機車速度的提升，這種干擾就會越大。而SS4B型電力機車在設計時有專業的磁場削減控制功能，可以極大地減少磁場對機車運行的影響，提高機車運行的平穩性；②SS4B型電力機車的制動方式也與一般機車有很大的區別。主要是體現在SS4B型電力機車可以根據不同的地域特征隨之調整自己的車速，并且這種調整是比較平穩的，可以保證SS4B型電力機車的操作安全；③SS4B型電力機車裝有防滑行、防空轉的裝置。其主要是利用性能比較高的傳感器進行信號傳輸，時刻監測滑行和空轉的信號，如果出現空轉現象，則傳輸器發送相應的指令，通過撒砂增加粘著，如果效果不佳，裝置會自動執行減災命令，從而消除空轉、滑行。

（6）現階段，我國信息技術發展比較快，具備自動化、誤差小、操作方便等優點，而電力機車對數據的要求是極為嚴格的，信息技術與電力機車將形成很好的互補。SS4B型電力機車裝載有最先進的互聯網控制系統，可以對電車的運行狀況進行實時的檢測，一旦發現問題，互聯網控制系統將自動識別并發出預警，這樣可以最大程度減少安全事故的發生。另外，互聯網監控系統操作簡單、精準度較高，不僅可以節約人力，同時也能減少人為的失誤。互聯網技術可以對機車運行數據進行收集、整理、分析，為機車的檢修和保養提供必要的數據支持，提高檢修保養的效率。

（7）影響電力機車運行的另外一個重要因素就是受電弓。SS4B型電力機車所采用的受電弓型號是目前我國自主研制的產品，是在汲取以往產品的優勢而開發出來的，其中所使用的電力互感器是電子式的，攜帶比較方便，同時可以保證在不同的環境中正常運轉。

（8）SS4B型電力機車整車所采用的材料硬度都是比較高的，整車采用一體化構造，可以起到整體的保護。另外，在整車設計之初，采用了最為先進的分析方法，最大程度地優化了整車外形材料設計，保證車在受到外界巨大壓力時也不會產生很大的形變。機車的車頂采用頂蓋的構造，在機車建造時便于施工操作，并且在使用的過程中，也可以在一定程度上縮短工作周期，提高機車的運輸效率。

4 SS4B型電力機車主斷路器故障分析

4.1 “兩瓷瓶”斷損和炸損

4.1.1 瓷瓶材質不佳

瓷瓶材質不佳主要是指瓷瓶的材質比較脆，在受到外部壓力時容易發生斷裂，尤其是在極端天氣下，瓷瓶材質不佳的缺點就會被無限放大。據不完全統計，在極端條件下，SS4B型電力機車主斷路器瓷瓶因材質不佳出現斷損的概率達到了五成以上。

4.1.2 瓷瓶機械強度低

瓷瓶機械強度低主要是指瓷瓶在受到機械力的作用下，容易出現斷損。主斷路器所使用的動觸頭及其零配件的重量基本在10 kg以上，位置在瓷瓶的末端，瓷瓶在受到外部作用力時，會在機械力和動觸頭的聯合作用下開閉，很容易斷裂。尤其是在氣溫比較低的區域內，瓷瓶本身比較脆，更加容易發生斷損。

4.1.3 非線性電阻瓷瓶炸損

瓷瓶在出現斷損或者炸損的時候，電力機車通常是處在正常運轉的情況下，主斷路器的開關處在閉合位置，強大的電流將會瞬間通過非線性電阻，導致電阻出現炸裂。如果是在外部溫度較低的情況下，電阻瓷瓶受到內外溫度差的影響，非線性電阻瓷瓶發生爆炸的可能性將會增加很多。

4.2 主閥卡位

通過對電動機車出現故障進行排查可以得出，因主閥卡位出現故障導致主斷路故障的情況非常多。主閥卡位指的就是主閥卡在了閥體的某一個位置，從而導致主斷路器出現故障，一旦出現這種情況，往往需要對整臺主斷路器進行檢修，對機車的運輸將產生非常大的影響，鑒于此，必須對主閥卡位的情況進行詳細的了解。目前已知主閥卡位故障主要由以下因素構成：

（1）主閥閥體和活塞材料熱膨脹系數不同。主閥閥體和活塞材質的材料都是黃銅構成，但前者是采用鑄造黃銅，而后者則是采用拉伸黃銅棒，二者之間的膨脹系數存在著很大的差異，在電動機車內部電器設備開始運轉時，車廂內的溫度比大氣溫度要高，活塞膨脹量大，造成卡位。

（2）主閥閥體與活塞配合尺寸不盡合理。在對主閥卡位進行分析時，主閥閥體與活塞尺寸不盡合理也是造成故障的主要原因之一。通過實際的測量，活塞的外延直徑在69.91～69.97 mm，而正常的尺寸應該在69.86 mm左右，同時外延與閥體接觸面并不是完全接觸，這就說明在進行加工時，零部件精度比較差。活塞尺寸的偏差導致其在工作中卡在了主閥內，從而引起了主斷路器故障。

（3）外部氣溫的影響。氣溫的影響主要體現在極端天氣下，比如寒冷的冬天和炎熱的夏天，經過對主閥卡位進行分析，其中有80%左右的主閥卡位故障出現在極端氣溫下，說明外部氣溫也是造成主閥卡位的一個原因。

5 SS4B型電力機車主斷路器檢修保養改進和防范措施

5.1 改進瓷瓶材質

在我國一些高嚴寒地區，普通的瓷瓶材質是無法滿足正常的運輸需求的，必須要改進瓷瓶材質以滿足電力機車在極端氣溫下正常運轉的需要，比如可以采用硅橡膠瓷瓶。另外，非線性電阻可以采用氧化硅材質，其抗老化程度高，包容性較強，可以在電阻過大時起到防護作用，規避主斷路器因電流過大出現問題的現象。

5.2 改進主閥活塞制造工藝

主閥活塞在制造之初應該選用精密的建造儀器，避免活塞尺寸出現誤差的情況。在活塞外圈與主閥閥體內部結合的尺寸選配中，活塞的外圈要采用下偏差，這樣活塞在主閥內部有一定的空間，可以有效地避免主閥卡位的情況。

5.3 加強機車的檢修和日常保養

日常保養工作直接關系著電動機車整體的使用壽命，可以發現機車中一些小問題，并進行及時的檢修。例如，為了規避主閥卡位現象，要定期對機車的主斷路器進行整修，并且是逐臺進行檢查，尤其是活塞外圈與主閥體內接觸是否良好，要對活塞的尺寸進行詳細測量，如果發現問題，要進行及時處理，這樣可以提高主斷路器的使用壽命。

5.4 改進控制電路

主斷路器對于電力機車的重要性是不言而喻的，尤其是對SS4B型電力機車而言更是如此，它的主斷路器性能遠遠高于其他型號的機車，在電力機車出現問題時，主斷路器會第一時間作出反應，發出預警信號，并且會自動根據現場的情況轉變工作方法。SS4B型電力機車的主斷路器在受外界因素干擾時，通常反應不大，尤其是在面臨一些突發情況時，也能合理地作出判斷。不過發現問題和發出全新指令的這個過程中，主斷路器是處在一個滿負荷的工作狀態，主斷路器內部會產生極高的溫度，所以這個時候必須做好主斷路器的散熱工作。

5.5 優化電器接觸處之間的距離

優化電器接觸處之間的距離主要是為了減少電動機車因為長時間工作，機車軸承間過大的距離而產生灰塵，這樣就會導致摩擦力增大，影響軸承的正常工作。SS4B型電力機車想要平穩地開展工作，必須優化電器接觸處之間的距離，主斷路器進行工作必須依靠電動機提供動力，而電動機由許多零部件構成，在進行工作時會散發大量的熱量，增加故障出現的概率，在這種情況下優化電器接觸處之間的距離，可以提高電動機車的主斷路器的工作性能。

5.6 加強機車主閥卡位的日常養護

SS4B型電力機車主斷路器出現故障的一個主要原因是主閥卡位，所以必須對電動機車主閥卡位進行必要的養護。①要控制好外部的溫度，防止因為極端氣溫下降導致的故障；②在進行設計時，要確定后活塞外圈尺寸和閥體內部尺寸，并且在制作時要嚴格按照要求進行，防止因為尺寸誤差導致的主閥卡位；③要及時地進行日常維護，發現問題要及時進行處理，保證主斷路器時刻保持在良好的狀態。

5.7 做好維修技術準備

SS4B型電力機車主斷路器的維修和保養工作由于涉及的內容通常是比較精細的，所以對人員的技術水平要求很高。在對主斷路器進行維修保養時，工作人員要做到心中有數，面對不同的問題都能根據實際情況進行規劃，要做好必要的維修方案，避免因為一些很小的失誤導致整個維修保養工作的失敗。隨著我國計算機技術的不斷發展，將其運用在SS4B型電力機車的維修保養工作能夠起到非常大的作用。計算機技術可以自動進行計算，可以對數據進行詳細的記錄分析，這樣可以對電力機車中的各項數據進行歸納，為維修保養工作提供數據支持。另外，計算機技術可以與電動機車的控制系統相結合，對電力機車的狀態進行實時監控，可以第一時間發現主斷路器出現的故障，并及時地進行上報處理。同時，計算機技術操作比較簡單，可以極大地減輕工作人員的壓力，減低人為因素造成故障的可能性。

5.8 嚴格按照要求操作

嚴格按照要求操作主要是指在面對一些突發情況時，相關的工作人員要按照正確的流程進行處理，最大程度地保證電動機車的平穩過渡。為此，工作人員要對整個工作流程有比較深入的了解，這就需要對工作人員進行必要的培訓。同時，要加大對SS4B型電力機車維修保養的投入，尤其是維修人員要對主斷路器的維修保養問題有足夠認識，只有這樣在開展工作時才能事半功倍。另外，應定期開展安全知識培訓工作，提高員工對SS4B型電力機車檢修保養工作的重視，最大程度、最高質量地完成電動機車檢修保養工作。

6 結語

綜上所述，造成電動機車使用壽命減低的一個主要因素就是主斷路器故障，尤其是SS4B型電力機車，因其使用的范圍更加廣泛，所以主斷路器故障的概率更高，使用壽命更短。鑒于此，在日常的工作中，要對SS4B型電力機車主斷路器故障進行詳細的分析了解，采用不同的方法做好SS4B型電力機車主斷路器的維修和保養，只有這樣才能確保電動機車的良好運行。