【HXD3型电力机车CCBⅡ制动机故障分析及处理8200字（论文）】

IHXD3型电力机车CCBⅡ制动机故障分析及处理摘要制动技术作为列车运行安全的关键因素，对铁路运输的快速发展起着决定性的作用。目前，电力机车的制动机基本上采用电空制动机，由微机控制，由电气指令信号传输。在机车制动过程中，如何更精确地控制机车和牵引管的压力，直接影响机车和车辆的制动缓解性能。张力管压力的有效控制可以降低列车的纵向脉动，保证列车运行的安全。以HXD3型电力机车制动机为研究对象，结合国内外制动机的研究现状，详细分析了制动机的总体组成，并简要介绍了各部件的工作原理。然后对单独制动功能、常用制动功能、紧急制动功能和停放制动功能的气路控制原理进行了研究和分析。最后，介绍和分析了HXD3型电力机车制动机最常见的故障，并提出了相应的对策和错误处理建议。希望能为我国电力机车制动误差的处理提供切实可行的参考依据。关键词HXD3型电力机车制动机故障处理

目录TOC\o"1-3"\h\u20160第1章绪论 351201.1选题背景 3130021.2选题意义 3130471.3国内外制动机发展历程 3256631.3.1国外自动机的发展历程 393871.3.2国内制动机的发展历程 327019第2章HXD3型电力机车CCBⅡ制动机结构与功能概述 5163052.1HXD3型电力机车制动机结构分析 5269792.1.1自动制动控制器 5226712.1.2司机制动阀 6133632.1.3制动控制单元 871662.1.4分配阀模块 8209652.1.5转向架中继阀模块 941092.2HXD3型电力机车制动机功能 9324912.2.1单独制动功能 1070342.2.2常用制动功能 1168492.2.3紧急制动功能 11114572.2.4停放制动功能 12233512.3空气流动特性 1298982.3.1空气在列车管中的流动特性 12295012.3.2空气通过节流孔时的流动特性 139836第3章HXD3型电力机车CCBⅡ制动机故障分析及处理 1443783.1HXD3型电力机车制动机故障分类 1460303.1.1控制电路故障 14305033.1.2气动部件故障 14276973.1.3管路及其连接部分故障 14193293.1.4因操作不当造成的故障 14175253.2HXD3型电力机车制动机故障处理 14241583.2.1主控机车中的故障处理 14261173.2.2从控机车中的故障处理 1525567结论 1717812参考文献 19

第1章绪论1.1选题背景能源是整个国家生存和发展的基础，是关系国民经济发展和国家根本利益的重大战略问题。随着社会经济的快速发展和科技的不断创新，我国的能源供应能力进一步提高，能源消费也迅速增长。煤炭占中国能源结构的2.3%以上。煤炭消费主要集中在中国北部和西部。能源生产和消费的分布决定了南北碳运输和东西碳运输的基本格局。随着煤炭需求的持续增长，铁路货运量增加，列车编组也增加。因此，对列车的制动和缓解性能提出了更高的要求。1.2选题意义HXD3型电力机车空气制动器包括EP模块、空档模块、中继阀、分配阀等许多部件。这些关键模块的机械设计直接影响到抽油管和制动缸压力的精确控制。通过对关键模块内部机械结构参数的研究和优化，可以更稳定、准确、高效地控制牵引管和制动缸的压力，确保列车的安全运行。目前，我国正在逐步实现新型制动技术的国产化，这对我国轨道交通的快速发展有着非常重要的影响。因此，对HXD3型机车空气制动机的研究具有重要意义。1.3国内外制动机发展历程1.3.1国外自动机的发展历程国外对电气控制技术的研究很早，并于20世纪40年代应用于蒸汽机。20世纪50年代末，国外创新了制动技术，用电磁阀控制机车的制动过程。20世纪80年代，电子微型计算机技术被广泛应用于制造业。20世纪80年代，电子和微机控制技术迅速发展，并在制造业中得到广泛应用。基于微机控制技术，国外机车制动机开始对原有机车制动机进行技术改造，以更好地满足现代轨道交通发展的需要。目前，两种微机控制的电空制动机分别是模拟式电空制动机和数字式电空制动机，已在国外高速列车和机车上得到应用。例如，欧洲广泛使用符合UIC标准的模拟电动气动制动器，而日本广泛使用数字电动气动制动器。两种制动器均采用微机控制高速开关电磁阀的开闭，实现EP阀的精确控制，进而优化空气管路的压力变化，使控制快速准确，缩短制动和缓解的反应时间，减少车辆之间的纵向行程，提高离合器的使用寿命。1.3.2国内制动机的发展历程制动机是列车安全运行的保障，而制动机是整个制动机的主导。我国对铁路机车制动机的研究己经经历了很长一段时期，主要经历了以下三个阶段:从20世纪40年代到70年代，中国先后研制了et-6制动器和el-14制动器。这两种类型的制动器是中国第一代铁路机车制动器。Et-6制动器主要用于蒸汽机车。可实现机车的独立制动和松脱，适用于不同直径的机车制动缸。产生的制动力不会随着制动时间的增加而减小。20世纪60年代初，我国开始逐步优化和改进et-6制动器的机械结构，使其成为两端同时工作的空气制动器，最终被称为空气制动器el-14。当时生产的el-14制动器主要用于蒸汽机车和内燃机车，这大大改善了中国铁路的整体运输状况。JZ-7空气制动器于20世纪70年代末在中国开发和使用。JZ-7制动器由四方机车车辆研究所通过对JZ-6空气真空制动器进行结构改造而开发。主要由自动制动阀、继动阀、分配阀、动作阀和双联重联阀组成。这时，它成了中国铁路内燃机车的主制动器。电空制动机DK-1通过电磁阀控制风道。制动器的结构部件与JZ-7制动器大致相似。这是我国机车制动机发展史上首次采用电空制动机的控制方式。

第2章HXD3型电力机车CCBⅡ制动机结构与功能概述2.1HXD3型电力机车制动机结构分析图2-1制动控制柜示意图从图1中的制动控制柜示意图可以看出，制动控制柜配备了许多关键的阀门组件，不仅包括司机制动阀控制和分配阀，还包括转向架中继阀和by制动中继阀。这些阀门组件的安装方法安装在板前，这不仅可以简化管道布置，还可以简化装配和维护。2.1.1自动制动控制器自动制动调节器安装在驾驶室内，其结构如图2所示。通过操作垂直手柄，可将垂直手柄置于释放位置、快速释放位置、操作位置、行车制动位置和紧急制动位置。常用和紧急制动位置是手柄可以停止的位置；如果手柄不能停在释放、快速释放或行车制动器位置，手柄在释放时会自动返回驾驶位置。如果手柄处于空档位置，则拉管中的压力保持不变；当手柄置于紧急制动位置时，拉管内压力迅速降至零，实现列车紧急制动；当手柄置于行车制动器位置或释放位置时，拉管的减压或压缩与手柄的停留时间成正比。因此，可以分段降低或增加拉管的压力，即阶段制动或阶段释放的功能。图2-2自动制动控制器“电气控制”模式下自动制动调节器的控制原理如图3所示：通常，列车制动由BCU制动控制单元控制。如果BCU发生故障，则由备用制动模块控制。图2-3自动制动控制器“电控”模式控制原理BCU控制将操纵手柄置于不同位置，并向BCU制动控制单元发送制动或释放的电气命令。BCU根据接收到的指令进行相关计算，并发送相应的电信号，以打开或关闭电空制动控制模块中的每个电磁阀，改变中继阀的预控制压力，即平衡气缸内的气压，控制牵引管内气压，实现对整列车制动或缓解的控制。自动制动调节器通过备用制动模块直接改变中继阀的预控压力，实现对整列车的制动控制或缓解。2.1.2司机制动阀司机制动阀接收来自BCU的制动信号或缓解信号，然后根据接收到的信号调整列车管压力，控制列车的制动或缓解。驾驶员制动阀主要由以下部件组成：减压阀、释放电磁阀、制动电磁阀、空档阀、安全电磁阀、继电器阀和压力传感器。其工作原理是通过电信号控制缓解电磁阀和制动电磁阀的作用，控制预控制压力，然后合理控制中继阀的开度，实现列车管压力的精确控制。其工作原理如图4所示。图2-4司机制动阀气动原理图2.1.2.1调压阀DE-PI主风管与气源相连，为司机制动阀供气，但主风管内气压大且不稳定。Depi调压阀将主风管的压力调节到650℃uu5kPa以内，主要功能是防止高于过充的空气压力直接作用在继动阀上。2.1.2.2电磁阀制动器电磁阀VE（SG）、释放电磁阀VE1（DG）和VE2（DG）协同工作，以实现精确的预控制压力RE控制。当VE1（DG）释放电磁阀通电时，预载压力再次升高（制动后释放）；当制动器电磁阀VE（SG）通电时，预载压力RE降低（制动效果）。如果VE1（DG）释放电磁阀出现故障，则使用VE2（DG）释放电磁阀作为补充。安全电磁阀VE（SEC）必须始终通电。紧急情况下需要紧急制动时，可产生初始制动压力。如果出现电源故障，电磁阀将断电，以便立即将来自平衡缸的压缩空气排入大气。如果制动器电磁阀VE（SG）出现故障，VE排放电磁阀（SEC）将用作冗余，以确保行车安全。2.1.2.3中立阀VV(N)空档阀VV（N）与驾驶员制动阀集成，由电磁阀VE（N）控制，以防止空气总管向继电器阀Q（P）CG供电，从而停止流向列车管路的流量输出。此指令可通过BCU或驾驶员控制的三位空档开关实现。2.1.2.4中继阀Q(P)CG中继阀向列车管提供压力气体，使列车管内空气压力与预紧压力Re一致，中继阀具有一定的流量放大功能。2.1.3制动控制单元BCU制动控制单元控制驾驶员制动阀的气动单元。BCU通过FIP总线与列车计算机相连，通过RS422串行通信通道与LOCOTROL远程重联控制装置相连。如图5所示，由自动制动控制器或机车遥控器的制动控制决定的输入信号被发送到BCU，计算均衡缸压力，然后发送指令控制每套电磁阀，通过闭环控制获得列车制动或缓解所需的预控制压力。图2-5BCU闭环控制原理图2.1.4分配阀模块每辆机车的两个转向架共用一个分配阀模块，包括分配阀、副风缸、控制风缸、分配阀截断阀和转向架中继阀等，其气路原理如图6所示。图2-6分配阀模块气路原理图2.1.4.1分配阀如分配阀模块空气回路示意图所示，CP/CGRB（IS）阀可将分配阀与空气总管和列车管隔离。通过分配阀SW4的客货列车切换手柄改变制动运行方式，控制列车管内恒压。列车处于货车位置时，列车管的恒定压力为500kPa；在乘客位置，列车管内的恒定压力为600kPa。换档手柄下的微动开关将换档手柄的动作位置信息传输至牵引力控制单元。2.1.4.2副风缸主风管通过FI-RB（IS）CP过滤器和RB（IS）CP隔离阀连续向副缸供气，副风缸向机车配风阀、转向架继电器阀、停车制动器等提供所需压缩空气。2.1.4.3控制风缸控制油缸通过分配阀充满空气。通过打开和关闭RB（IS）RC阀，可将制动器切换到主释放位置和分阶段释放位置。当RB（IS）RC阀打开时，如果机车处于松开状态，列车管内压力大于300kPa，压差控制阀VV（RT）RC将检测列车管与R（T）缸之间的压差。当压差大于20kPa时，控制风缸向列车管路提供压力空气；当压差小于20kPa时，控制缸与列车管之间的充气通路关闭，分配阀重新向控制缸充气。2.1.5转向架中继阀模块转向架中继阀模块主要用于向转向架制动装置供气。如图7所示，机车空气分配阀产生的预控制压力由转向架中继阀Q（P）FR2接收。继电器阀的输出压力通过制动缸隔离阀传递给转向架制动缸，制动缸压力为（375±10）kPa。电动气动传输电磁阀VE-Q（P-COM）联锁空气分配阀F的出口空气压力。当空气制动不可行时，中继阀先导压力在4到5秒内通过DIA-VE2-Q（P-COM）F的排气口排出。图2-7转向架中继阀模块气路原理图2.2HXD3型电力机车制动机功能电力机车空气制动主要由两部分组成：机车制动控制部分和基础制动部分。空气制动在整个列车的制动中起着重要的作用。列车管内气压控制的精度直接影响到整个列车的制动性能。分析了HXD3型电力机车空气制动的作用。机车制动器由三条管路组成：空气总管、列车管和中间管。主风管为列车的管路、气缸及各种阀门部件提供气源；机车列车管与车辆列车管相连，通过控制列车管压力及时调节整列车制动缸压力；中间管主要用于控制重新连接机车的制动缸压力，使两台机车的制动和缓解功能同步。机车制动主要分为独立制动、常用制动、紧急制动和停车制动四种方式。2.2.1单独制动功能机车单独制动通常在机车单独驾驶(如调车时)采用，它是一种直接向转向架制动缸供风的制动模式。其气路原理如图8所示。图2-8单独制动模块气路原理图当机车处于制动缓解模式时，制动缓解控制直接控制缓解制动电磁阀。电磁阀断电时，主风管直接向制动缸提供压缩空气；如果电磁阀出现故障，则FDRB（IS）阀将隔离单个制动器产生的输出。减压阀将先导空气回路中的最大压力限制在300kPa。如果单个制动控制装置移至制动位置，且电磁阀VE1FD和VE2FD在收到电信号后断电，则中继阀Q（P）FD的先导室通过300±10kPa的压力调节阀充气，制动缸达到相同的压力并施加制动效果；当独立制动控制移到释放位置时，电磁阀VE2FD通电，使继电器阀Q（P）FD先导室压力通过直径FD（SG）孔逐渐流入大气，制动缸压力逐渐下降；当独立制动控制装置移到空档位置时，电磁阀VE1FD通电，电磁阀VE2FD断电。此时，Q（P）FD中继阀的先导室将保持恒定。2.2.2常用制动功能常用制动模式是控制列车减速和停车最常用的制动功能。HXD3型电力机车的制动方式主要是电制动和空气制动相结合的制动方式。首先要考虑的是电制动。当电制动不足时，自动制动控制器控制列车管内的气压，进行空气制动。常用制动的基本模式如图9所示。图2-9常用制动基本模式当BCU接收到制动指令时，驾驶员制动阀压力传感器将均衡缸中的气压作为模拟信号传输到BCU。BCU根据信号发出指令，控制制动电磁阀和缓解电磁阀的通断，调节列车管内压力的下降或上升；分配阀SW4根据列车管路压力将辅助风缸的供、排风分配到制动缸，以保证整个列车的制动和缓解。2.2.3紧急制动功能紧急制动模块由紧急电磁阀、紧急排风阀和紧急阀隔离塞门组成，其气路原理图如图10所示。图2-10紧急制动模块气路原理图紧急制动模块利用高速切换电磁阀控制气动阀以执行适当的机械动作。当紧急电磁阀1或紧急电磁阀2通电时，列车管通过紧急排气阀直接与大气相连，实现快速排气和紧急制动。为防止紧急排气阀突然失效导致列车管膨胀，增加了紧急阀隔离阀，隔离紧急制动模块。在紧急阀隔离阀和紧急排气阀的上端设有微动开关，用于监视和判断紧急阀隔离阀和紧急排气阀的工作状态。紧急制动时的紧急制动功能，司机操作司机室的紧急制动设备后，应采用电制动和空气制动进行联锁制动，以保证列车在紧急情况下的最大减速度。通过紧急按钮或自动制动控制器或安全回路的紧急电磁阀，打开直径为25mm的排气孔，快速排气，迅速降低列车管内压力。同时，BCU制动控制单元检测到微动开关状态，开始控制列车进行紧急制动，实现最大减速度和快速停车。机车逻辑控制也可实现机车紧急制动。对于重载组合列车，紧急制动是通过机车控制系统接收机车主机发送的信息来实现的。2.2.4停放制动功能当机车长时间停留在斜坡上时，为防止机车单机溜放，须实施停放制动以保障机车安全。停放制动模块的气路原理图如图11所示。图2-11停放制动模块气路原理图当机车处于停车制动状态时，通过列车管排气实现空气自动制动。在分配阀的控制下，辅助气缸通过双稳态电磁阀持续向制动缸供气。如果机车长时间停放，由于外部泄漏，辅助缸内的气压逐渐下降。此时，弹簧逐渐作用，以确保制动效果。2.3空气流动特性2.3.1空气在列车管中的流动特性列车管为长而薄的风管，空气为弹性材料。不应忽略管壁对气流的阻力，当空气通过列车管时，会产生压降。空气压降的传播是一种类似声波的空气波，但不能在其周围传播，只能沿列车管向后传播。列车管内的减压波是一种在压缩空气空间中传播的振动波形，具有相应的振动规律。列车管内壁的阻力使风速远低于泄压波速，泄压过程中的风向与压降波传播方向相反。2.3.2空气通过节流孔时的流动特性气体通过收缩喷嘴的流动状态与节流孔相似，是气体处于流动状态时大截面向小截面的过渡。因此，通过分析通过节流孔的气体质量流量，可以得到通过缩孔喷嘴的气体质量流量。当气体通过收缩喷嘴时，假设它以理想气体的形式通过喷嘴，气流为一维等熵流。当容器中的压力和温度保持恒定时，收缩喷嘴中的压力和温度将与容器中的压力和温度一致。

第3章HXD3型电力机车CCBⅡ制动机故障分析及处理3.1HXD3型电力机车制动机故障分类3.1.1控制电路故障在和谐机车上，驱动控制阀的制动器在微机控制的电空模式下工作。同时，许多阀门部件具有电气连接点，并长时间返回BCU。制动转换控制系统采用电控方式，控制电路经常出现故障。故障原因包括虚拟端子、插头和插座松动、电路焊接故障、变阻器损坏和二极管损坏。电动气动阀线圈开路、控制电缆短路和接地将导致执行器故障。因此，某些控制电路出现故障。3.1.2气动部件故障这种故障主要发生在起动部分的滑动部分。通常位于阀门的滑动部分。例如，由于缺少润滑脂，各种紧急分配阀的零件可能会卡住，从而使空气回路失效；长时间工作，弹簧损坏，阀门零件也会出现问题；老化后橡胶件脱落，空气回路堵塞或放气，制动效果降低。小气门节流孔堵塞也会干扰气门的正常工作。3.1.3管路及其连接部分故障这些缺陷主要是堵塞和泄漏。如：密封漏气、风管漏气、砂管堵塞等，故障一般比较明显，主要为堵塞和泄漏。阀座隐蔽孔泄漏会排出一些空气。例如，在冬季，具有排水和过滤功能的部件可能被灰尘或冷冻水堵塞，管道中混合的机械杂质可能导致弯曲部件和直径，以及空气管件和管道堵塞。零件安装面经常泄漏。3.1.4因操作不当造成的故障在使用机车之前，司机是否充分学习和掌握了司机控制阀制动的功能和原理？在运行机车时，机车能否按制动器的运行要求运行，直接关系到故障的发生。如果机车运行、违反规定、操作不当，制动器就会失灵。3.2HXD3型电力机车制动机故障处理3.2.1主控机车中的故障处理主控机车出现故障，称为紧急制动问题。如果主控机车A端发生故障，司机应转动A机车射频FSE阀，转换为B方制动器进行控制。运行时，当A部分RF阀FSE关闭时，该端司机制动阀隔离，VV（IS）RM阀先导压力消除；同时，乙方VEUMRM阀失去控制列车运行的动力。因此，由甲方乙方司机制动阀接收到的控制信号将用于控制机车的制动和缓解、过载、快速缓解和紧急制动。这是一种特殊的方法，允许驾驶员在工作时遇到制动问题。当电气控制系统出现故障时，最简单的方法就是改变空气位置使其工作。在《问题应急处理表》中，如果要切换到平层运行，应在机车正常平层运行的基础上进行。为了消除电子控制系统影响“空气液位”运行的风险，必须将切换阀153旋转至空气液位，关闭14ZK，形成全空气控制制动方式。3.2.2从控机车中的故障处理在机车运行过程中，如果机车A端出现严重故障，甲方BCU将自动隔离司机制动阀，此时BCU控制=1。同时，B端BCU开始控制列车运行，并与机车司机进行通信，协助机车（运行中的机车）接收制动指令。。此外，当发生以下情况时，将激活不释放制动器的程序。乙方BCU接收到A侧驱动制动阀与Q（IS）RM-LOCO继电器隔离的信息；甲方BCU通过B侧BCU的FIP总线接收机车引导模式信号，通过FIP总线接收。MPU在待机状态下的功能信号；当B侧BCU开始通信时，A侧BCU停止与LOCOTROL通信；BCU接收来自先导室的目标LOCOTROL压力：BP压力达到恒定压力Re。故障现象：大闸在运转位的时候，机车牵连挂列车后充不起风。故障原因：①机车259阀的下阀口闭合不严或者机车259阀阀杆卡死不松；②操纵端消除按钮卡死不松；③中继阀膜板破损。判断方法：①原因（1）或（3）是机车均衡缸和列车管压力的相对快速增加可能与总风缸压力一致，反之则为原因（2）。如果控制端的钥匙开关断开，则表明机车正常，这也解释了原因（2）。②如果是原因(1)或者原因(3)，大闸旋转到空气位进行操作，机车153转换阀旋转到空气位，机车正常则是原因(1)，机车不能正常进行充、排风则是原因(3)。处理方法：①如果机车因（3）原因发生故障，机车在运行过程中可能暂时不进行处理，将大