摘要 介绍了HXD3机车弹簧停车装置气路及弹停脉冲电磁阀的工作原理，对HXD3型电力机车担当本务机车途中弹簧停车装置误动作故障进行了分析，并针对该故障提出了可靠性改善建议。
关键词：HXD3 型电力机车；弹簧停车装置；弹停脉冲阀；可靠性；建议
自我公司检修HXD3 型电力机车以来, 在段实际运用过程中多次出现弹簧停车装置(简称弹停装置)自动上闸故障, 造成机破等故障。严重者造成轮对擦伤, 影响机车行车安全。本文通过分析弹停装置气路工作原理和弹停双脉冲电磁阀工作原理, 来查找弹停故障原因, 为制定有效的改进措施提供了理论依据，并通过原理性分析提出了改进意见。
1.弹停装置自动上闸故障原因分析
1.1 弹停装置气路工作原理
图1 弹停装置气路原理
1.1.1机车运行时弹停装置工作原理
如图1 所示, 机车在正常运行过程中, 制动缸风压为0, 弹停风缸及总风缸压力为900 kPa , 弹停脉冲阀处于缓解位, 塞门开放, 弹停制动缸中压力为550 kPa 。弹停缓解时气路流向顺序为:总风缸风压→止回阀→缩堵→弹停脉冲阀→双向止回阀→减压阀→塞门→弹停制动缸。当机车停放时, 弹停装置作用。如果通过弹停脉冲阀作用则弹停制动缸中的压缩空气由弹停脉冲阀的排风口排出, 如果通过塞门作用则弹停制动缸中的压缩空气由塞门的排风口排出。
1.1.2机车停放时弹停装置工作原理
转动主司机侧弹停作用万转开关至制动位，可使弹停脉冲阀中的作用阀得电，弹停脉冲阀处于作用位，弹簧停放制动缸中的压力空气通过弹停脉冲阀排出，弹停装置完全作用。具体气路流向顺序为：走行部弹簧停放制动缸→塞门→限压阀→双向止回阀的A2 和A1 通道→弹停脉冲阀。此时弹停装置发生制动作用。若此时机车实施制动，制动缸风压可通过管路1 进入走行部的弹簧停放制动缸，可以缓解部分弹簧压力，防止制动缸压力与弹簧停放制动缸内的弹簧压力同时作用在轮对制动盘上造成动轮擦伤。
1.2 弹停装置非正常工作原因分析
通过一起某段故障机车进行案例分析，机车在正常的运行过程中, 弹停装置在无人操作时自动抱闸。 机车在运行过程中弹停制动缸中的风排出。从原理图中分析，排风出口仅有塞门和弹停脉冲阀。通过6A视频可以发现，产生弹停故障后, 乘务员用操纵台上的弹停控制开关能将弹簧停车装置正常缓解, 说明塞门未被隔离，应为弹停脉冲阀动作。
因为弹停脉冲阀的主阀已经进行了针对性改造(将脉冲电磁阀改为常得电方式), 如果不用手动操作脉冲电磁阀或者给脉冲电磁阀电信号, 主阀会始终处于原有电的工作状态。在排除塞门和双向止回阀导致弹停装置非正常工作后, 故障原因就锁定在弹停脉冲阀上。
2.弹停脉冲阀工作原理
2.1弹停脉冲阀内部结构
弹停脉冲阀通过控制内部柱塞的移动实现制动与缓解。而柱塞的移动方式为：相应制动缓解侧电磁线圈得电，使动铁芯在电磁力的作用下动作把阀口打开，使控制风压通过阀口通向柱塞的气腔，推动柱塞的制动与缓解。当柱塞处于图2 所示位置，弹停装置处于制动位，此时将总风缸风压与弹停风缸风压隔离，而弹停风缸与排气口连通，弹停风缸内部压力通过排气口排向大气，弹停装置从而实现排风制动。而在机车正常运行中，弹停装置处于缓解位，左端电磁阀1得电，阀口打开使控制风压推动柱塞向缓解位移动，柱塞处于缓解位时，弹停风缸风压与排气口隔离，且与总风缸风压连通，总风缸风压流入弹停风缸内，使弹停制动缸充风缓解。
2.2故障过程分析
根据上述弹停脉冲阀的工作原理可以分析，随着弹停脉冲阀长时间地工作及频繁地使用，总风携带的少量油水、微小杂质颗粒影响了阀口的密封性，其次复位弹簧长时间动作使弹簧复位能力有所降低，这2 个因素使动铁芯阀口密封性能下降，引起控制风压在电磁线圈未得电的状态下向阀体流动。在机车运行过程中，当柱塞在非正常状态下移动使弹停风缸风压与排气口连通时，即发生弹停装置误动作，出现故障。
3. 改进建议
HXD3 机车在运行途中发生弹停装置误动作故障极易造成动轮擦伤，弹停装置功能可靠的重要性不言而喻。建议结合高级修，对弹停系统可靠性进行优化，主要有以下建议：
（1）因该部分运用时间较长，B40弹停模块中B40.02—止回阀、B40.03—弹停脉冲阀、B40.04—双向止回阀、B40.05—限压阀、B40.06—塞门等部件都有磨损，密封性能降低，建议在高级别的修程（C5、C6）中解体检修或予以更新，以提升其可靠性。
（2）增加脉冲电磁阀防误动设计，即增加其冗余性。如前文介绍，机车弹停装置作用机理为弹簧停放制动缸中的压力空气通过弹停脉冲阀排出后，弹停装置完全作用。可增加停放缓解管路，使停放管路中始终处于充风状态，以备当双脉冲电磁阀发生故障时，阻止弹停异常施加。
具体方案如下：①增加控制电磁阀及辅助缓解管路（包括一个单向阀和一个电磁阀）；②从机车速度表或TCMS上并联引出952零速电信号接至控制电磁阀，对辅助缓解管路进行控制。
当机车行驶速度不为0时，机车速度传感器表现为高电平，952信号线得电。辅助控制电磁阀B40.12打开，经单向阀B40.11，总风持续向弹停缸内充风，以保持弹停缓解。
4. 结束语
机车弹停装置的可靠程度，对机车行车安全至关重要，本文通过对该装置的理论分析，总结出两点改进建议，建议相关检修单位在机车高级别修程中进行参考，并予以验证。
论文作者:刘文斌1,刘遥渺2,卢成龙3
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：装置论文; 机车论文; 风压论文; 塞门论文; 弹簧论文; 脉冲阀论文; 电磁阀论文; 《电力设备》2019年第6期论文;