HXD1型机车制动系统故障诊断研究

王喜红

【摘 要】在HXD1型机车的结构中，制动系统是其主要的设备，该系统的稳定性直接决定了机车能否安全运行。论文就是在此背景之下，对HXD1型机车制动系统中存在的故障诊断进行了研究，以期提高机车运行的安全性。

【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.

【关键词】HXD1型机车；制动系统；故障诊断

【Keywords】HXD1 locomotives； braking systems； fault diagnosis

【中圖分类号】U264.91 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）09-0161-02

1 引言

随着我国经济的发展，国家对交通轨道运输的要求越来越高，这种情况之下，国家加大了对重载铁路运输业的支持力度，HXD1型机车就是在此情况之下应运而生，其具有运输成本低、效率高等特点，从而被广泛应用于世界各国。然而在列车的运行过程中，经常会因为紧急制动而引起列车的安全事故，造成严重的后果。因此，这就需要有关的科研人员对HXD1型机车的制动系统进行故障诊断，及时发现问题并解决问题，保障列车运行的安全、稳定。

2 HXD1型机车制动系统原理分析

HXD1型机车的制动系统和其牵引系统的概念是一样的，其都是HXD1型机车控制系统中的一个执行系统，两者的不同之处在于：制动系统的主要作用就是控制列车减速，而牵引系统的功能正好和其相反。HXD1型机车的制动系统作为一个完整的执行系统，具有自己的工作原理，具体内容如下：通过指令R来对列车进行气动控制，这个过程中主要是由列车管内的压力变化情况来确定的，一般情况下，列车管内的压力增加，表示的是制动；列车管内的压力减弱，表示的是缓解。列车管内的压力变化情况通常是由空气压力P1通过气动控制生产来驱动。而HXD1型机车的制动装置一般采用的是摩擦制动，其具体的工作原理就是将空气压力P1转化成摩擦力K[1]。而这个环节中的摩擦系数随着列车速度的变化在变化，所以其传递函数G2（s）是在不断变化的。最后摩擦系数K通过轮轨关系变成制动力F。至此，整个HXD1型机车的制动工作原理已完结，其工作原理图如图1所示。

根据制动原理，其传递函数表示为：

在上述式子中，G1、G2、G3分别是气动控制环节、控制制动执行环节、轮轨关系环节的传递函数。

3 HXD1型机车制动系统故障特性分析

3.1 HXD1型机车的部件较多，故障的结构层次繁杂

HXD1型机车的制动系统是按照树形结构的形式，对机车各个零部件进行控制的，这种情况下就会导致一旦某一个子系统或者是单个零部件出现故障，整个的制动系统就会处于瘫痪的境地，影响巨大。针对HXD1型机车制动系统的这种故障特性，有关专家和学者建立了层次针对模型，提高了故障诊断的效率。

3.2 监测参数多，诊断方法多

HXD1型机车制动系统中的零部件众多，各个零部件之间的物理性能不同，因此在对其故障进行诊断的过程中需要监测的参数就很多，导致诊断的方法众多。因此，在对HXD1型机车制动系统的故障进行诊断的过程中，需要采用多种方法对信号进行收集和分析，进而保证诊断精确性。

3.3 诊断参数具有时变性

HXD1型机车制动系统中的部分参数会随着列车速度的变化而变化，部门参数也会随着列车运行时间的变化而变化，这对有关专家提取有效参数信息具有极其不利的影响。针对HXD1型机车制动系统故障的这一特性，就需要有关的专家在进行故障诊断的时候，采取不同时间段使用不同诊断方法，并在一定的范围内，观察参数的变化规律，从而更好地把握制动系统的运行状态，为故障诊断打好基础[2]。

4 HXD1型机车制动系统故障诊断的难点及整体方案

4.1 故障诊断难点分析

4.1.1 制动系统的传感器等软故障诊断问题

在HXD1型机车制动系统的故障诊断过程中，软故障中的传感器故障是诊断的一个难点。在很多的机车故障中，我们发现传感器故障出现的次数最多，最让工作人员头疼的是，我们不能够第一时间知道具体是哪一个部位发生了故障，而且情节严重的情况下，还会导致列车出现翻车事故。

4.1.2 制动系统分布式监控诊断系统的动态配置实现问题

HXD1型机车制动系统是一个实时动态的阶段性运行过程，其在制动的过程中涉及的参数很多，各部件之间关系繁杂。加上在HXD1型机车运行的过程中，其制动系统是根据操作人员的指令采用不同的工作模式，使得各个模块之间的关系发生了很大变化，不利于诊断。

4.2 HXD1型机车制动系统的故障监测诊断整体方案

有关人员在对HXD1型机车制动系统的故障进行诊断的过程中，首先需要收集制动系统中的各种参数以及信号，并通过计算机技术对其进行整理分析，建立有效的数字模型来对制动系统进行诊断。

在具体故障诊断过程中，对于具有固定关系的模块之间的诊断，可以采用专家知识法，通过科学合理地建立知识库来实现监控的功能。在这个过程中，不需要数字模型的分析，就可以推理出我们想要的结果。而对于HXD1型机车制动软故障中一些诊断困难的部分，需要有关人员建立精准的数字模型，根据数字分析结果，诊断出故障出现的原因和位置，实现精准故障诊断。不同的故障有不同的诊断方法，下面是对故障诊断方法的总结，见表1。

5 对HXD1型机车制动系统的日常检查

首先，乘务员在接班时，需开机确认好机车制动系统的状况，若是在开机自检的过程中出现了异常，应即刻通知检修人员予以相应的处理措施；其次，机车到站时，乘务员应在站停超过4分钟的条件下，下车向有关部分汇报，由检修人员对其进行查看；最后，当机车在制动的过程中出现任何的异常情况，都要立即向有关人员进行汇报，停车，进行故障诊断。

6 结语

综上所述，本文首先从HXD1型机车的制动系统特点以及工作原理入手，然后分析了HXD1型机车故障诊断的特性，最后研究了HXD1型机车制动系统故障诊断中的难点，并提出了故障诊断的方案，对于提高HXD1型机车制动系统故障诊断的效率具有十分重要的作用。

【参考文献】

【1】詹永丰，王德铎.HXD1型机车制动系统故障整体方案的研究[J].甘肃科技，2013，29（11）：41-44+102.endprint