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HXD2B机车制动系统(一)
HXD2B机车Eurotrol制动机控制分析
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HXD2B机车Eurotrol制动机控制分析 作者：张玉同
来源：《科学与财富》2015年第10期
摘 要：随着我国社会经济的发展，社会经济活动对铁路运输的需求愈发强烈，在运输需求的推动下，在现代机车技术发展的支持下，HXD2B机车等新型电力机车不断涌现，成为我国铁路壮大的新运力、发展的全新形式。Eurotrol制动机是在全新制动理念指导下形成的新型制动系统，对HXD2B机车的安全运行有重要的意义，本文将立足于HXD2B机车的运行实际，对Eurotrol制动机的控制机制进行简要分析。
关键词：HXD2B机车；Eurotrol制动机；控制分析
前言：HXD2B机车是全新的电力机车形式，其自身的运行安全对铁路运输质量和安全性的提升具有重要意义，因此对其制动系统的研究成为铁路机车领域的重要问题。Eurotrol制动机以其优越的性能和良好的适应性，满足了HXD2B机车对制动机的需求，成为现代电动机车制动机解决方案的典范，因此对HXD2B机车Eurotrol制动机控制的分析具有鲜明的现实意义。
1 BCU上电【HXD2B机车制动系统】
BCU上电采取双重保护机制，需要有BCU和司机室的双重确认，才能最终实现制动系统的上线运行。在此之前制动阀是没有对全车制动系统控制的能力。当司机室控制和BCU同时上电，制动系统正式运行，首先会对系统的运行状态进行确认。这种确认以制动状态的紧急情况确定先后顺序，确定无紧急制动需求、无中立需求，所有电磁阀工作正常，上述运行状态确认完毕后司机操作自动制动控制器来对机车的管道压力进行控制。如果上述条件有一项没有确认则自动制动控制器上的管道压力为0。同时因为自动控制系统的操作排他性，所以原则上司机只能激活列车一端的控制权限，一旦机车在运行过程中发生失电的现象，自动制动控制器中的压力会被设置为0，列车管BP将会自动排气完成列车的制动工作。
2 预控RE压力控制
预控是制动控制系统的重要组成部分，在具体运行中主要通过BCU驱动司机制动阀Eurotrol的电磁阀来控制预控。在机车的制动或者缓解活动中，BCU首先接收到制动或者缓解的指令，然后根据预控RE的压力控制系统获取此次制动控制的压力控制参数。这一参数会通过BCU传导到Eurotrol的电磁阀，这些电磁阀会按照预控压力控制系统的要求对制动压力进行控制，进而达到司机的制动或者缓解的目的。这种控制机制采取了实用性极强的两层结构，一层结构负责对制动电测阀的控制，一层结构负责根据控制人员的需求给出压力控制参数，能够在机车的实际运行中保证制动机制动效果的实时性，以及对制动需求的适应性[1]。
HXD2B机车制动系统(二)
法维莱HXD2B机车制动系统无火回送设置操作步骤
法维莱HXD2B机车制动系统无火回送设置操作步骤 0 设置前确认项【HXD2B机车制动系统】
1) 确认制动柜的一次/阶段缓解塞门RB(IS)RC处于正常位（一次缓解位）；
2) 确认制动柜的平均管塞门RB-EQ处于主控位；
1 车上操作
3) 将小闸推至全制位，大闸推至运转位
4) 断机车110Vdc电源；
5) 待列车管完全停止排风后，将制动柜上的无火塞门RB-MV切换至从控位；
6) 将制动柜的停放制动隔离塞门RB(IS)FS切换至隔离状态，然后再等待30秒以确保停放缸内压力排空。
2 车下操作
7) 连接本务机车和该无火回送机车之间的制动软管，然后打开列车管折角塞门，通过本务机车将列车管压力缓解到定压。
8) 确认停放制动指示器为红色，常用制动指示器为绿色。
9) 手动缓解每个轴的停放制动：将手动缓解拉手往回【HXD2B机车制动系统】
拉到最大位置，并在此位置保持3秒后松开，以保证停放缸内部的机械机构有足够的时间复位，实现停放制动的完全缓解。操作完成后，需确认闸瓦完全离开车轮。
10) 在本务机车上进行制动缓解操作，确认无火机车与本务机车的制动和缓解状态一致（无火机车的闸缸压力低于本务机车的闸缸压力为正常现象）。
HXD2B机车制动系统(三)
HXD2C型电力机车制动系统培训教材
HXD2B机车制动系统(四)
HXD2B型机车牵引电机隔离的判断与处理
[摘要]HXD2B型机车是当前国内使用比较先进的机车类型，在使用的过程中经常发生牵引电机隔离事故，本文就HXD2B型机车牵引电机隔离的判断与处理进行阐述。 [关键词]HXD2B型机车；牵引电机隔离；事故；判断
【分类号】：U269
一、前言
HXD2B型机车牵引电机隔离在运行的过程中出现故障，必然会影响到机车的正常运行，因此，我们对机车产生故障的原因进行分析，对产生的故障进行判断和处理，保证机车的正常运行。
二、国产重载货运电力机车
重载货运适合我国的国情，得到了党和政府的高度重视。为推进我国重载运输的快速发展，铁道部开始大批引进国际先进技术。和谐系列货运电力机车作为杰出代表，展示了我国重载货运的先进水平。“和谐”系列电力机车是由中国南车集团和北车集团的三家电力机车生产制造企业与具有技术优势的国外合作，引进国外技术并消化吸收而来，通过国产化手段研发出的拥有自主知识产权的新一代交流传动货运机车。主要包括三个系列，其中，HXDl型电力机车，由南车株洲电力机车有限公司和德国西门子公司合作研制；HXD2型电力机车，由北车大同电力机车有限公司和法国阿尔斯通交通股份公司合作研制；HXD3型电力机车，由北车大连机车厂与R本东芝公司合作研制。
三、HXD2B型电力机车
HXd2B型电力机车是应用于货运运输的大功率交流电传动机车。该车单轴功率为1600kW，六轴总功率为9600kW，是大同机车有限责任公司与法国阿尔斯通联合设计、研发的产物。主要特点表现为：
1、采用模块化的设计，提高了机车的系列化、标准化，具有更好的可塑性，而且更方便维护和使用；
2、配备了完善的控制、检修与检测系统，并实现控制与检测系统的模块化，运行方便、可靠且扩展性好；
3、采用单轴控制，拥有完善的轴控系统。机车每个牵引电机都有一套独立的整流和逆变控制系统，实现六根轴牵引装置和电气控制的独立控制；
4、主变流器采用高性能IGBT元件和双面水冷的模块化设计，实现单轴功率达]600kW的轴控。变流器的模块化设计便于拆卸和安装，不需要任何附加操作，且带有防错插设计定位针，防止变流器模块错位；
5、配备了大容量的牵引变压器，功率为世界最大容量12600kVA。采用卧式悬挂的方式安装，具有三套油冷却系统，冷却效果更好；
四、原因分析及判断
统计2012年1-6月份发生的牵引电机隔离故障，共发生隔离问题92件，在发生隔离后司机采用简单的方法能恢复的故障有38件，恢复后机车正常运行，对本列机车和其他机车没有影响。其他54件电机隔离故障，用简单的方法不能恢复，回段后经分析，因控制软件不稳定造成电机隔离的有28件，因风量不足造成电机隔离故障的有19件，因牵引电机接线盒内绝缘不良造成的电机隔离故障共有7件。
1、机车软件不稳定
在28件电机隔离故障中，厂家人员处理都是用大复位的方法解决，没有进行其他处理，说明当时发生的电机隔离是控制软件系统不稳定造成的。HXDZB机车在系统集成方面现出的共性技术特色，它的子系统和部件的结构、性能特点所体现出来的技术优势也达到了国际先进水平，主要包括：受电弓、真空主断路器、避雷器、高压隔离开关、高压电压互感器、高压电流互感器、主变压器、IGBT四象限整流逆变装置、交流异步电机等组成的主电路系统；由辅助变流装置、辅助电机等构成的辅助电路系统；基于WordFIP网络通信技术的计算机网络控制系统，以及制动系统和转向架等。
2、滤网堵造成电机隔离
在分析中，发现19件电机隔离有9件是由于主变流柜风量不足造成的；有7件是由于车体滤网堵造成的。有3件是由于辅变流柜通风系统风量不足造成的。
（一）主变流柜和主变压器冷却器通风系统风量不足
HXDZB机车的主变流柜和主变压器通风系统是采用独立通风方式，每台机车共有三套完全相同的主变流柜通风系统，通风方面由上向下，通过主变流风机将空气从车顶百叶窗吸入，向下先冷却主变流柜的水，乙二醇混合液散热器，再经过主变流柜和主变压器冷却器的连接风道，冷却主变压器的油散热器，最后热吹向大气。由于主变散热器的滤网有异物堵住，致使变流柜的水和乙二醇混合液不能冷却，水温较多，导致保护动作，控制系统使电机隔离。
（二）辅变流柜通风系统风量不足
辅变流碟通风系统在冬季采用车内循环方式，夏季采用车内吸风车顶排风的方式，通过辅变流柜上部风道隔板进行调整，在机车机械间内前后斜对称各布置一台辅变流柜，每个辅变流柜有两台轴流风机，辅变流柜风流向是自下而上进行，风源是走廊内吸风，从车顶排出。如车体滤网堵，风量小，辅变流器因风量小而隔离，部分电机也隔离。
五、故障产生的原因分析及判定处理方法
1、网压波动大
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，可以恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_VTR：Crowbarover-temperature，即撬棒急剧过热（R-H电阻过热）。R-H电阻的作用是抑制直流电压的过电压，当直流电压超过“高压”阀值时，R-H电阻就会工作，直到直流电压恢复到低电压水平以下。因此，当弓网电压在一定范围内波动且处于低频振荡时，直流母线上会产生振荡电压，当直流电压超过最大阀值后，R-H电阻功能启动，抑制电压的升高。若振荡持续就会引起R-H电阻温度逐渐升高，当温度超过R-H电阻所能承受的极限时，主断路器断开，轴被隔离。此类故障的处理方法为：在接触网网压波动较严重时，牵引电机出现隔离故障，可以在恢复隔离牵引电机后继续运行。
2、牵引电机接线盒进水
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，无法恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_RETSOND：InverterIGBT（static），即逆变器IGBT故障（静态），IGBT或二极管短路。经检查发现在车底部的牵引电机接线盒内进水，造成短路引起牵引电机隔离故障。进水一般是由于机车机械间内漏雨，水顺牵引电机大线流入接线盒内造成的。此类故障的处理方法为：机车维持运行入段后，打开牵引电机接线盒盖，擦干积水并晾干后，恢复接线盒盖，修复机车机械间内漏雨处所，恢复隔离牵引电机后使用。 3、主变压器（主变流器）模块故障
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，无法恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_RETSOND：InverterIGBT（static）、DA_DFIOND：Inverterovercurrent、DA_RETFDOND：InverterIGBT（nofiredyn）。故障代码分析，DA_RETSOND：InverterIGBT（static）为逆变器IGBT故障（静态）即IGBT或二极管短路，DA_DFIOND：Inverterovercurrent（axle1）为逆变器过流故障，E_CA_I1，2UOND>1750A，DA_RETFDOND：InverterIGBT（nofiredyn）（axle1）为逆变器IGBT故障（动态无火）命令与反馈不一致。此类故障为主变流模块故障，其处理方法为：机车维持运行入段后，更换相应的主变流模块，恢复隔离牵引电机后使用。
4、TCU故障
HXD2B型电力机车在途中发生牵引电机隔离的故障，无法恢复。下载数据分析，显示故障代码为DA_DFPERM。经故障代码分析DA_DFPERM：Permanenthardwarefailure硬件TCU永久故障Sud_ouv_dj_memoouSud_crt2_ouv_dj_memo。上车检查发现牵引控制单元TCU指示灯显示错误。此类故障的处理方法为：机车维持运行入段后，更换牵引控制单元TCU，恢复隔离牵引电机后使用。
六、牵引变流器
牵引变流器是电力机车牵引电传动系统的核心构成。在正常的牵引/制动工况下，牵引变流器内的牵引控制单元接收司机控制指令，控制各变流器单元实现电源从工频、高压不可控单相交流电源到三相可控变压、变频的交流电源的转化，拖动异步牵引电动机，实现对牵引电机的一对一控制。牵引时能量从电网流向电机，电能转换为机械能；制动时过程相反，机械能转化为电能回馈电网。牵引变流器内部设置有向机车辅助逆变器提供直流电源、向加热装置提供交流电源的接口，使机车电传动可以根据需求进行合理配置。冗余设计措施综合应用使得机车在主传动部件发生严重故障时能保留5/6的牵引制动力。
结束语
我们通过对HXD2B型电力机车牵引电机隔离故障的产生原因进行分析，对产生故障的类型判断，采取正确的处理，保证机车的正常运行。
参考文献
[1]冯晓云.高速动车组牵引传动控制系统的研究与仿真[J].电气传动.2008
[2]习军.ZQ800-1型牵引电机主要故障原因分析及防止措施[J].机车电传动，2009
HXD2B机车制动系统(五)
阿根廷机车制动系统的设计
【摘 要】本文介绍出口阿根廷机车的制动系统的组成、制动机主要部件、综合作用、主要参数等。 【关键词】阿根廷机车；制动系统；综合作用；26L
1 概述
阿根廷SDD7型内燃机车是我公司于2012年设计研发的一种双司机室内走廊的机车，它用于阿根廷圣马丁铁路线的客运牵引，该机车是以纯空气制动为主的制动系统，辅助动力制动及手制动。主要使用司机室内手动操作制动系统。
2 SDD7型内燃机车制动系统的组成
SDD7型内燃机车制动系统包括风源系统、空气制动系统、辅助用风系统、基础制动和手制动。
2.1风源系统
机车风源系统的主要作用是产生和储备具有一定压力的清洁压缩空气，它是机车上各种风动设备和制动机的动力。风源系统主要由空气压缩机（以下简称空压机）、散热器、空气干燥器、安全阀、止回阀、总风缸、空气压力调节器等组成。其主要任务是及时向机车及列车制动系统，机车撒砂系统、风喇叭和刮雨器系统、控制用风管路及其它辅助用风装置等提供足够的、符合压力规定和质量等级要求的压缩空气。现将各部件的用途简述如下：
（1）3CDCBA型空压机。3CDCBA型空压机为空气制动系统提供压缩空气，它由柴油机经过传动机构来驱动. 空压机的工作主要由总风缸管路上装有的压力调节器自动调节，它将总风缸压力转换为电信号来控制空压机控制电磁阀的通断，从而实现空压机的加载和卸载。
（2）散热器。散热器装在空压机后，其作用是将压缩空气从空压机的出口温度冷却到不大于空气干燥器进口温度的最小值。
（3）止回阀。风源系统安装了两个止回阀，一个止回阀装在空压机和总风缸之间，防止总风缸压力空气倒流。另一个安装在第一总风缸与第二总风缸之间，阻止总风从第二总风缸倒流至第一总风缸。
（4）SJKG-CB型干燥器。SJKG-CB型空气干燥器是一种双塔交替工作、无热再生的除湿装置，，此干燥器是根据本车中空压机的特殊情况，在原SJKG-C系列空气干燥器的基础上加再生风流量自动调节阀，再生风流量自动调节阀控制出气，并按照实时的流量信号控制再生风量的大小，使干燥剂再生，保持再生耗气率小于或等于18�。空气干燥器设在空压机组和总风缸之间，目的是为了确保制动系统的可靠性，去除空气中的油、水和灰尘等杂质，其过滤精度位5μm。
（5）总风缸：根据整个空气管路系统的用风要求，本机车设有两个容积均为500L的总风缸，用来储存压缩空气。两个总风缸都带有排水阀。
（6）高压安全阀。高压安全阀装在两个总风缸之间，其作用是防止总风压力超过规定值（950±20）kPa，关闭动作值不低于850 kPa。
2.2空气制动系统的主要部件
空气制动系统由26-L型制动机、管路附件等组成。该系统符合AAR RP-505-2001相关标准的要求，具有机车制动重联、断钩保护、紧急安全控制、电阻制动和空气制动连锁等功能。26-L型制动机的主要部件分三部分：
（1）基础制动部分： 30-CDW空气制动阀、30-CW模块、26F控制阀和J-1继动阀。
操纵30-CDW空气制动阀，通过30-CW模块由总风给列车管充、排气，26F控制阀受列车管空气压力的变化和单独缓解和作用管充、排气的控制，使J-1中继阀控制机车制动缸的充气和排气，使机车得到制动和缓解。
（2）紧急制动部分：紧急制动阀和A-1充气遮断控制阀。
紧急制动阀安装在主操纵台一侧的地板上，用于紧急情况下实施制动。
A-1充气遮断控制阀是列车断钩分离时的保护装置。当列车分离或其他非自阀的原因，使列车发生紧急制动时，此阀能实现以下特性：
1）切断列车管充气、保证总风缸的风不被排到大气，不因此浪费系统的空气压力。
2）自动撒砂：在紧急制动作用过程中，能对车轮即刻实施撒砂辅助制动作用。
3）切断动力：保证切除牵引电机的动力。这可以减少列车拉断的可能。
4）电阻制动切断：通过切断电阻制动，使系统仅处于紧急制动。一旦紧急制动作用启动将不能停止。
（3）重联部分：MU-2A阀和F-1选择阀。F-1选择阀受MU-2-A阀的控制，实现机车的重联功能。
2.3 26L空气制动机的综合作用
26L空气制动机的综合作用是通过操纵自动制动阀和单独制动阀，使制动机各部件产生动作，从而使机车实现制动、缓解、紧急制动等功能。26L空气制动机的综合作用包括充气、自动制动、自动缓解、单独制动、单独缓解、紧急制动、断钩保护、电空制动连锁、紧急安装控制等。本文着重介绍断钩保护、电空制动连锁、紧急安装控制和紧急制动的缓解。
（1）断钩保护
断钩保护装置是在发生非自阀原因所造成的列车紧急制动（如紧急制动阀实施紧急制动，或由警惕装置、超速、断钩和其它装置发出惩罚紧急制动命令）时，列车管内的压力空气迅速排出，A-1充气遮断控制阀的作用鞲鞴处于紧急制动位，切断鞲鞴充入总风并上移，列车管遮断管充风，列车管充气通路被遮断，当列车管遮断管的空气压力达到设定值，动力切断开关断开，机车牵引动力和电阻制动自动切除并撒砂，以保证列车迅速停车。
（2）电空制动连锁
将自动制动阀手柄置紧急位或紧急制动阀实施紧急制动、或由警惕装置、超速、按紧急按钮、断钩和其它装置发出惩罚紧急制动命令后，当12号管的压力升到压力开关5KP的动作值约160kPa时，电阻制动或牵引动力自动卸载或加不上载并开始自动撒砂。 当制动缸压力达到（100±10 ）kPa时，电阻制动卸载或加载无效。制动缸压力小于85kPa时，施行电阻制动有效。
将自动制动阀手柄移到制动区的任何位置后，机车施行电阻制动时，自动常用制动与电阻制动联锁电磁阀3YV得电，制动缸压力自动缓解，并降到0。机车施行电阻制动后，自动常用制动与电阻制动联锁电磁阀3YV得电，将自动制动阀手柄从缓解位移到制动区内的任何位置，制动缸压力均为0。当电阻制动切除以后，制动缸压力立刻由0升到自动制动阀手柄所在位置所对应的压力值。 （3）紧急安全控制
由警惕装置、超速、按紧急按钮和其它装置发出惩罚紧急制动命令后，当21号管的空气压力降到550kPa时，紧急安全控制空气压力调节器常开触头断开，紧急制动电磁阀失电，机车或列车实施空气紧急制动。如要缓解由紧急安全控制引起的紧急制动作用，需操作如下：将制动阀的选择阀手柄置OUT位，移自动制动阀手柄到紧急位，停留时间超过30s，移自动制动阀到手柄HO位或SUP位，直到状态显示屏上的紧急制动状态显示灯熄灭后，（大约30～60s），（完成以上操作以后，21号管的压力逐步建立，直到升至690 kPa，紧急安全控制空气压力调节7KP重置），移动动阀的选择阀手柄到FRT或PASS位，再将自动制动阀手柄移到缓解位，使机车或列车空气紧急制动缓解。
（4）紧急制动的缓解
由自动制动阀手柄、警惕装置、超速、按紧急制动按钮、断钩和其它装置发出惩罚的紧急制动作用的缓解，需将制动阀的选择阀手柄置OUT位，再将自动制动阀手柄移到紧急位，停留时间超过30s后，移自动制动阀手柄到HO位或SUP位，待状态显示屏上的紧急制动状态显示灯熄灭后，移制动阀的选择阀手柄到FRT或PASS位，再将自动制动阀手柄移到缓解位，当12号管的压力降到压力调节器5KP的释放值约80kPa时，电阻制动或牵引动力加载功能恢复并停止撒砂。
2.4 26L制动系统主要参数
26L制动系统主要参数如表1所示：
2.5 辅助用风系统
（1）解钩
本机车装有自动车钩，通过操作操纵台上的解钩按钮来控制解钩电磁阀的通断，从而控制解钩管的充、排风，实现自动车钩的解钩。
（2）撒砂系统
撒砂有自动和人为撒砂，人为撒砂由设在机车操纵台下的脚踏开关来控制。主台及副台分别都配有一个脚踏开关，当需要人为撒砂时，踏下脚踏开关，行驶方向的撒砂器撒砂。自动撒砂是由微机控制在紧急制动、机车空转或滑行时自动撒砂。
（3）风喇叭系统
风喇叭安装在司机室顶部，每端各装有1个高音喇叭和一个低音喇叭。由设在机车操纵台上的按钮开关及操纵台下的脚踏开关来控制。按下操纵台上的喇叭按钮或踏下脚踏开关，操纵端风喇叭电磁阀得电，风喇叭鸣响，并通过微机记录风喇叭工作状态。
（4）控制用风系统
控制用风系统主要是给电气系统空电开关等辅助用风装置提供符合压力和清洁度要求的压力空气。
2.6基础制动
每个转向架有3根轴，装有6个独立作用的单元制动器，其中中间轴采用可连接手制动装置的单元制动器。每个单元制动器装有2块闸瓦，方便更换，且有利于制动时的接触与散热。SDD7型内燃机车使用的是我公司自行研制的QB-11和QB-11S型单元制动器，其中，QB-11S型单元制动器能与手制动装置相连。该单元制动器利用不自锁梯形螺纹结构实现闸瓦间隙自动调整。
2.7 手制动
手制动装置是利用人力操纵产生制动作用的装置。用于在线路上机车的停放，防止溜逸。顺时针旋转手制动手轮实施机车制动，逆时针旋转手制动手轮实施机车缓解。手制动装置的能力能够保证在15‰的坡道上驻车。
3 机车线路考核
本SDD7型内燃机车已于2013年初运抵阿根廷，并陆续开展了机车的静态试验、线路上的动态试验和运用考核，在圣马丁线运用考核结果初步表明，该制动系统满足用户的使用要求。
参考文献：
[1]胡艾平.太行型内燃机车遥控电空制动系统[J].内燃机车，2010（438）.
[2]夏寅荪.ND5型内燃机车[M].河北：中国铁道出版社，1988.
[3]智廉清. 关于26-L、JZ-7、DK-1等三种机车制动机的浅析[J].中国铁道科学，1985（02）.
[4]戚墅堰机车车辆厂.东风11型内燃机车[M].北京.中国铁道出版社，1997.
作者简历：
陶丽娜（1985―），女，助理工程师，工学学士，现从事内燃机车制动系统设计工作。
本文来源：http://www.zhuodaoren.com/tuijian544156/
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