王喜紅

【摘 要】在HXD1型機(jī)車的結(jié)構(gòu)中，制動(dòng)系統(tǒng)是其主要的設(shè)備，該系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接決定了機(jī)車能否安全運(yùn)行。論文就是在此背景之下，對(duì)HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)中存在的故障診斷進(jìn)行了研究，以期提高機(jī)車運(yùn)行的安全性。

【Abstract】In the structure of HXD1 locomotive， the braking system is the main equipment， and the stability of the system directly determines whether the locomotive can run safely. Under this background， the fault diagnosis of the braking system in HXD1 locomotive is studied in this paper， in order to improve the safety of locomotive operation.

【關(guān)鍵詞】HXD1型機(jī)車；制動(dòng)系統(tǒng)；故障診斷

【Keywords】HXD1 locomotives； braking systems； fault diagnosis

【中圖分類號(hào)】U264.91 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）09-0161-02

1 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家對(duì)交通軌道運(yùn)輸?shù)囊笤絹碓礁?，這種情況之下，國家加大了對(duì)重載鐵路運(yùn)輸業(yè)的支持力度，HXD1型機(jī)車就是在此情況之下應(yīng)運(yùn)而生，其具有運(yùn)輸成本低、效率高等特點(diǎn)，從而被廣泛應(yīng)用于世界各國。然而在列車的運(yùn)行過程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榫o急制動(dòng)而引起列車的安全事故，造成嚴(yán)重的后果。因此，這就需要有關(guān)的科研人員對(duì)HXD1型機(jī)車的制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，保障列車運(yùn)行的安全、穩(wěn)定。

2 HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)原理分析

HXD1型機(jī)車的制動(dòng)系統(tǒng)和其牽引系統(tǒng)的概念是一樣的，其都是HXD1型機(jī)車控制系統(tǒng)中的一個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)，兩者的不同之處在于：制動(dòng)系統(tǒng)的主要作用就是控制列車減速，而牽引系統(tǒng)的功能正好和其相反。HXD1型機(jī)車的制動(dòng)系統(tǒng)作為一個(gè)完整的執(zhí)行系統(tǒng)，具有自己的工作原理，具體內(nèi)容如下：通過指令R來對(duì)列車進(jìn)行氣動(dòng)控制，這個(gè)過程中主要是由列車管內(nèi)的壓力變化情況來確定的，一般情況下，列車管內(nèi)的壓力增加，表示的是制動(dòng)；列車管內(nèi)的壓力減弱，表示的是緩解。列車管內(nèi)的壓力變化情況通常是由空氣壓力P1通過氣動(dòng)控制生產(chǎn)來驅(qū)動(dòng)。而HXD1型機(jī)車的制動(dòng)裝置一般采用的是摩擦制動(dòng)，其具體的工作原理就是將空氣壓力P1轉(zhuǎn)化成摩擦力K[1]。而這個(gè)環(huán)節(jié)中的摩擦系數(shù)隨著列車速度的變化在變化，所以其傳遞函數(shù)G2（s）是在不斷變化的。最后摩擦系數(shù)K通過輪軌關(guān)系變成制動(dòng)力F。至此，整個(gè)HXD1型機(jī)車的制動(dòng)工作原理已完結(jié)，其工作原理圖如圖1所示。

根據(jù)制動(dòng)原理，其傳遞函數(shù)表示為：

在上述式子中，G1、G2、G3分別是氣動(dòng)控制環(huán)節(jié)、控制制動(dòng)執(zhí)行環(huán)節(jié)、輪軌關(guān)系環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)。

3 HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)故障特性分析

3.1 HXD1型機(jī)車的部件較多，故障的結(jié)構(gòu)層次繁雜

HXD1型機(jī)車的制動(dòng)系統(tǒng)是按照樹形結(jié)構(gòu)的形式，對(duì)機(jī)車各個(gè)零部件進(jìn)行控制的，這種情況下就會(huì)導(dǎo)致一旦某一個(gè)子系統(tǒng)或者是單個(gè)零部件出現(xiàn)故障，整個(gè)的制動(dòng)系統(tǒng)就會(huì)處于癱瘓的境地，影響巨大。針對(duì)HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的這種故障特性，有關(guān)專家和學(xué)者建立了層次針對(duì)模型，提高了故障診斷的效率。

3.2 監(jiān)測(cè)參數(shù)多，診斷方法多

HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)中的零部件眾多，各個(gè)零部件之間的物理性能不同，因此在對(duì)其故障進(jìn)行診斷的過程中需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)就很多，導(dǎo)致診斷的方法眾多。因此，在對(duì)HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷的過程中，需要采用多種方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行收集和分析，進(jìn)而保證診斷精確性。

3.3 診斷參數(shù)具有時(shí)變性

HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)中的部分參數(shù)會(huì)隨著列車速度的變化而變化，部門參數(shù)也會(huì)隨著列車運(yùn)行時(shí)間的變化而變化，這對(duì)有關(guān)專家提取有效參數(shù)信息具有極其不利的影響。針對(duì)HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)故障的這一特性，就需要有關(guān)的專家在進(jìn)行故障診斷的時(shí)候，采取不同時(shí)間段使用不同診斷方法，并在一定的范圍內(nèi)，觀察參數(shù)的變化規(guī)律，從而更好地把握制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，為故障診斷打好基礎(chǔ)[2]。

4 HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)故障診斷的難點(diǎn)及整體方案

4.1 故障診斷難點(diǎn)分析

4.1.1 制動(dòng)系統(tǒng)的傳感器等軟故障診斷問題

在HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷過程中，軟故障中的傳感器故障是診斷的一個(gè)難點(diǎn)。在很多的機(jī)車故障中，我們發(fā)現(xiàn)傳感器故障出現(xiàn)的次數(shù)最多，最讓工作人員頭疼的是，我們不能夠第一時(shí)間知道具體是哪一個(gè)部位發(fā)生了故障，而且情節(jié)嚴(yán)重的情況下，還會(huì)導(dǎo)致列車出現(xiàn)翻車事故。

4.1.2 制動(dòng)系統(tǒng)分布式監(jiān)控診斷系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)配置實(shí)現(xiàn)問題

HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的階段性運(yùn)行過程，其在制動(dòng)的過程中涉及的參數(shù)很多，各部件之間關(guān)系繁雜。加上在HXD1型機(jī)車運(yùn)行的過程中，其制動(dòng)系統(tǒng)是根據(jù)操作人員的指令采用不同的工作模式，使得各個(gè)模塊之間的關(guān)系發(fā)生了很大變化，不利于診斷。

4.2 HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的故障監(jiān)測(cè)診斷整體方案

有關(guān)人員在對(duì)HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷的過程中，首先需要收集制動(dòng)系統(tǒng)中的各種參數(shù)以及信號(hào)，并通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行整理分析，建立有效的數(shù)字模型來對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行診斷。

在具體故障診斷過程中，對(duì)于具有固定關(guān)系的模塊之間的診斷，可以采用專家知識(shí)法，通過科學(xué)合理地建立知識(shí)庫來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的功能。在這個(gè)過程中，不需要數(shù)字模型的分析，就可以推理出我們想要的結(jié)果。而對(duì)于HXD1型機(jī)車制動(dòng)軟故障中一些診斷困難的部分，需要有關(guān)人員建立精準(zhǔn)的數(shù)字模型，根據(jù)數(shù)字分析結(jié)果，診斷出故障出現(xiàn)的原因和位置，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)故障診斷。不同的故障有不同的診斷方法，下面是對(duì)故障診斷方法的總結(jié)，見表1。

5 對(duì)HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的日常檢查

首先，乘務(wù)員在接班時(shí)，需開機(jī)確認(rèn)好機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的狀況，若是在開機(jī)自檢的過程中出現(xiàn)了異常，應(yīng)即刻通知檢修人員予以相應(yīng)的處理措施；其次，機(jī)車到站時(shí)，乘務(wù)員應(yīng)在站停超過4分鐘的條件下，下車向有關(guān)部分匯報(bào)，由檢修人員對(duì)其進(jìn)行查看；最后，當(dāng)機(jī)車在制動(dòng)的過程中出現(xiàn)任何的異常情況，都要立即向有關(guān)人員進(jìn)行匯報(bào)，停車，進(jìn)行故障診斷。

6 結(jié)語

綜上所述，本文首先從HXD1型機(jī)車的制動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)以及工作原理入手，然后分析了HXD1型機(jī)車故障診斷的特性，最后研究了HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)故障診斷中的難點(diǎn)，并提出了故障診斷的方案，對(duì)于提高HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)故障診斷的效率具有十分重要的作用。

【參考文獻(xiàn)】

【1】詹永豐，王德鐸.HXD1型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)故障整體方案的研究[J].甘肅科技，2013，29（11）：41-44+102.endprint