HXD3型电力机车运行中常见的故障与处理分析

　　摘要：电力机车作为铁路运输的牵引动力,直接关系到运输效率和运输安全。为了有效较低机车全寿命周期的检修费，我国改革了机车维修办法，基于此,适应专业化、集中检修模式的需要，对机车检修质量管理体系进行探讨，这是目前十分关注的问题。它启动非常方便，具有很高的运转效率。第三，速度非常快，功率大。第四，运行时噪音较小，不会带来严重的噪音污染。因此，电力机车拥有非常大的发展空间。然而，由于HXD3型电力机车需要一直在室外运行，常常会出现各个方面的问题。因此，为了使电力机车能够正常运行，需要定期对其进行保养，并注意做好检修工作。第一，它对能源的要求有许多的样化，不限于哪一种能源的用处。第二，快速启动方便，运转效率高。第三，速度快，功率大。第四，运行时噪音较小，不会带来严重的噪音污染。因此，HXD3型电力机车拥有非常大的发展空间。然而，由于HXD3型电力机车需要一直在室外运行，常常会出现各个方面的问题。因此，为了使HXD3型电力机车能够正常运行需要发现常见的故障并且做好检修工作。所以本文将主要对于HXD3型电力机车常见的故障以及检修进行分析和探讨。

关键词：HXD3型电力机车；检修；故障处理目录

　　引言

通常我们只看到铁路在线上进行客货运输，而没有看到后台还有多个工种一道进行有序协作，保证机车正常运营。如车辆、工务、电务等部门需要更好地配合，才能确保铁路运营畅通。机务部主要负责机车（即火车头）的管理、运用及维护保养工作，火车的作用能否有效发挥，就要靠车头的正常运营才能起到带动作用,因此，确保机车的质量是铁路运输效率能否提升的关键，也是机车行车安全的重要保障。我们通常希望乘车时对速度要求较高，不喜欢乘车时慢吞吞的，往往追求快速高效，这而对铁路部门而言是一个严峻的挑战。因为机车的速度运行越快，对各方的要求就更高，机车的质量必须符合运行速度，要在规范可控的范围之内，否则容易出现危险。从近几年的情况看,和谐型大功率机车出现了不少弊端,在检修时必须十分重视。从目前情况看,HXD3型电力机车的检修过程中相关依据不足，历史检修数据少，经验相对不足。”数据修车、量值修车”的模式尚属探索期。目前，随着各项改革稳步推进，机车维护也在进行改革，在此情况下,探索适应”专业化、集中修”模式下高效的和谐型大功率机车检修质量管理体系,增强机车的安全，保证机车的维修性,对提升铁路运输效率、保障HXD3型电力机车生产安全具有重要意义。2.电力机车检修的相关理论阐述

　　1.电力机车的定义

电力机车是从外部供电设备得到电能，通过电动机推动行驶的火车，电能主要来自于外界电缆、电轨等。但是由于电传动柴油机车、燃气机车等自身可以提供能量来源，因此不属于电力机车范畴。电力机车中驱使车轮向前前进的推动力来自于发动机，能源是从外界获取的电能。电力机车具备很多其他机车难以比拟的优点，比如可以有效节约能源、减少成本、速度快、自身质量小、环保性好等。电力机车可以提升车自身的承载能力，还能提高运行速度，对于提升铁路运载能力、运行效率都有着明显促进作用。而且，电力机车可以加快启动速度，而且在坡度地段也能保持高速运行，特别适用于一些山区和运输较为频繁的路段，而且对于客运电力机车而言，可以很方便地通过电能取暖，还可以调节空气[1]。

　　2.检修工作的必要性和意义

电力机车在运行中，会出现磨损与自然损耗，加之机车零部件有一定的使用寿命等原因，机车运用过程中，其性能会有所下降，一些关键的零部件等会因磨损过大发生一些大小不一的故障问题，影响着机车的运行质量。需要及时维修保养，如果处置不当，机车无法正常运营只是一个简单方面，甚至有可能危及人们的安全。因此，对机车检修工作必须引起高度重视[2]。

为此，必须对机车开展定期检查、检修，在运行之前做好机车检测，确保其符合安全运用的需要。在维护保养机车的过程中，必须采用科学的维护方法，加强维修过程管理，严格按照规范化的检修流程进行，从而保证检修质量。在维护过程中，要借助一些先进的检测工作，运用科学方式做好科学检测，查找问题，对一些关键部件进行严格检查、测试把关，并列入检修重点，同时，还要遵守检修流程，按各个检修步骤逐步检测、维护与保养，保证机车的各项指标符合运行要求，从而预防运行故障发生。

　3.HXD3型电力机车在运行中经常会出现的故障和处理

当前HXD3型电力机车的安全问题受到了更大的重视，为了避免电力机车在运行过程中出现问题，波及到乘客的安全，首先，对机车常见故障进行总体把控。机车运行原理相对复杂，运行中涉及的关键零部件较多，有着不同的功能，它们之间是相互关联、互相影响的。另外，电力机车在工作过程中处于一个动态运行的过程，因此常常会出现一些问题，并且在多个部位同时出现，而且这些故障的种类也是不同的[3]。

　　3.1升不起弓

检查升弓气路风压应高于500kPa。检查制动柜内U99蓝色升弓钥匙控制塞门应在升弓位。检查升弓隔离塞门U98，置于打开位。检查控制电器柜的电器开关位（如控制I QA43或II QA44等），在正常闭合处，发现有跳开状况时，应进一步做好请检查，确认无误，合上开关。受电弓隔离开关处于正常位。检查升弓气阀板上调压阀压力表是否有压力指示（正常升弓压力0.38-0.42MPa）。

　　3.2主断合不上

检查控制电器柜上CI试验开关SA75置“正常”位。检查高压接地开关QS10处于正常位。检查制动柜升弓风缸压力表显示的压力是否达到650kPa，如气压低则会在牵引／制动界面中显示“主断气路压力低”，用辅助压缩机打风。如仍无法闭合主断，检查U43.14塞门置开启位。

　　3.3主变流器CI整流、逆变单元接地、过流、过载等故障处理

出现故障时，机械间会发出“放炮”声，主断路器跳开，乘务员应立即隔离相应的CI或相应台架3组CI，闭合主断，然后提手柄，维持运行。如果隔离相应的CI后主断闭合不上，应按压微机复位按钮30s以上或将主变流器自动开关QA46脱掉1分钟以上，然后重新闭合主断。上述处理仍然无效，停车拉蓄电池大复位1分钟上进行处理。

　　3.4辅助变流器故障

3.4.1辅助变流器自身故障

辅助变流器发生故障时，微控系统有自动保护功能，可切除故障、转换，进入微机屏下“开关状态”，确认KM20闭合（KM20底色变为绿色），可以无需处理，保持其运状态。在微机无法自动切换时，如果断开主断时，可以通过手工方式按微机屏提示的画面做好应急处理，将故障辅变流器先行切除，接着，合上主断，启动另一组辅变流器。当无法切换过来时，可对辅助变流器的自动开关QA47进行几次断合测试，然后，将主断合上。如果依然无法正常运行，此时，可进行断电处理（将蓄电池断开），对微机开展复位操作。上述情况是当一级辅助变流器出现故障的处理方法。还有一种特殊情况，如果两组辅助变流器同时发生了故障现象时，虽然这种情况较少出现，但也有可能。[4]这时在操作上则有所区别，应当将调速手柄回归0位，按“复位”按钮，使其复位，重合主断，正常情况下，这时就可运行。当消除了此类故障后，还不能正常工作，应当做出相关设备检查，查看“辅变流器”的自动开关QA47，检查连接上了没有，还是处于跳开状态，这时应当多作几次断合操作，以防发生假跳现象。经过上述操作检查后，如果依然处于无法正常工作状态，可按上述断电操作，将微机开展复位操作。

3.4.2辅助变流器接地

判断辅助变流器APU自身接地还是所带负载接地。HXD3C型机车微机显示屏显示“APU1接地”或“APU2接地”，应首先在微机显示屏将故障接地对应的“APU1”或“APU2”切除，断开辅助变流器自动开关QA47消除故障信息，如果另一组APU启动正常，则说明是APU本身接地，由另一组带动全部辅机工作；若再次出现APU接地，则是APU1、APU2所带的负载（辅机）出现接地，应处理微机显示屏先报接地的APU1或APU2的负载。待10秒后，先闭合QA47（辅助变流器）和I架负载风机即QA11（牵引通风机1）、QA13（冷却塔通风机1），并合主断，如未出现跳主断故障，则说明是II架风机故障，切除II架三个电机，用I架维持运行。如仍然出现跳主断故障，则重新断开QA47、QA11、QA13。待10秒后，闭合QA47（辅助变流器）和II架风机负载QA12、QA14，并合主断，如未出现跳主断故障，则用II架三个牵引电机继续运行。注意：禁止先合主断再闭合QA11、QA12、QA13、QA14。APU2负载接地处理方法。手柄回零位，断开列车供电钥匙，同时断开QA47（辅助变流器）及APU2所带负载，即QA21（油泵1）、QA22（油泵2）、QA23（车体通风机1）、QA24（车体通风机2）、QA48（列供柜1）、QA49（列供柜2）及QA19（空气压缩机1）、QA20（空气压缩机2），关闭两端空调开关。待10秒后再闭合QA47，然后依次闭合每个自动开关及两端空调开关（注：两个压缩机自动开关除外），当闭合某个自动开关出现跳主断故障后，则判断该辅机接地，然后断开这个自动开关，同时断开QA47。待10秒后再闭合QA47，并合主断，再依次闭合剩下的自动开关。注意：闭合QA48（列供柜1）和QA49（列供柜2）自动开关后，需再闭合列车供电钥匙。如果上述操纵均正常，最后排除空压机是否接地。手柄回零位，断开QA47，断开QA19（空气压缩机1）、QA20（空气压缩机2）。待10秒后，依次闭合QA47和其中一个自动开关，并合主断，将“压缩机”扳键开关扳至“强泵”位，如出现跳主断故障，则判断该空压机接地。如未出现跳主断故障，则用一个空压机继续运行。注意：禁止先合主断再闭合QA19、QA20。

　3.5主变压器油泵、油流继电器、油温高继电器动作故障处理

当2个油泵有一个故障时，牵引／制动画面的故障信息显示1号或2号油泵出现了问题，或伴有蜂鸣声，这时的操作流程如下：先油泵的空气自动开关进行几次断合测试，恢复了即可继续工作；没有恢复说明故障尚未排除，TCMS检测到信号后，将自行隔离三组变流器。此时，牵引、制动力功力会大大下降。如果油流继电器出现了问题时，TCMS系统的处理方式和上述操作流程基本一致，在操作上应当将故障转向架切除[5]。

　3.6牵引风机故障处理

当一组风机故障时，牵引／制动中故障显示1号或2号牵引风机出现问题时；或伴有蜂鸣声。此时的保护程序如下，对空气自动开关进行几次断合操作测试，进行检验，同时，TCMS将自行切除转向架的主变流器组，即故障风机，机车保持1／2的牵引力。当一组风机风速继电器发生故障时，TCMS会自动将相应的转向架主变流器组切除，即主变流器其中6组中有3组不工作，机车保持1／2的牵引力，可维持运行。如微机未自动切除相应转向架的3组CI，应手动切除。

　　3.7复合冷却器风机故障处理

某组复合冷却器风机出现问题时，牵引／制动故障信息中1号或2号存在故障，或伴有蜂鸣声，此时操作程度如下，切除与故障的对应架3组CI，启用另一架。如果两组复合冷却器风机同时出现问题，这时可进行交替操作，相互转换，维持运行，防止变压器升温过快。注意：运行途中密切注意变压器油温变化，油温不允许超过100℃。

4.HXD3型机车主断路器控制电路分析及故障处理

　　4.1输入输出控制电路分析

输入输出的控制电路主要包括主断扳键开关,紧急的制动按钮。TCMS接收到合闸信号516或616后,输出453信号,经I端和II紧急按钮SA103、SA104,驱动主断路器QF1,使主断路器合闸。

主断路器内的两组常闭触头分别要对应由539、639信号,向主变流柜内传输合闸信号。当主断闭合后539、639信号失电,主变流器1、2,辅助变流器1、2启动准备工作完成。若此组触头粘连,其逻辑关系不能正常翻转使用,则机车表现为主变流器和辅助变流器不启动,无故障提示,全车进级无流。一组常开触头对应431信号,向TCMS反馈断路器状态。当断路器断开,431信号失电;当闭合断路器,431信号得电。[6]若此逻辑不符,则会提示主断异常。

　4.2TCMS控制电路分析

TCMS控制电路主要由TCMS背板上各光耦继电器及位于TCMS柜中层的RY单元组成。当TCMSDO41端口经光耦继电器24v转换输出110v信号并持续2000ms，VCBON继电器得电吸合，并通过一组辅助触头接通DC110v电源使VCBON继电器维持，通过另一组辅助触头沟通355与453线路，输出110v驱动主断路器合闸线圈QF1。VCBOFF为分闸继电器，当TCMS主机DO38端口输出110v信号，VCBOFF继电器线圈得电，其一组常闭辅助触头断开，切断VCBON自持电路的电源，VCBON继电器失电断开，其辅助触头切断355与453线路，QF1失电，主断路器分断。

VTC1、VTC2、VTC2A、VTC3、VTC4、VTC4A、EMPAN1、EMPAN2、APU1CO、APU2CO的辅助触头与VCBOFF辅助触头共同组成VCBON的自持电路。VCT1-4、VCT2A、VCT4A、EMPAN1、EMPAN2任何一组继电器吸合，均会使主断路器失电分断。APU1CO、APU2CO的作用是某一组APU故障隔离后，该组APU报接地不至跳主断。

　4.3TCMS控制逻辑介绍

TCMSDO41端口输出110v信号需满足以下四种条件：（1）其中扳键开关SB43

和SB44置主断合位（信号516、616变绿）。（2）司控器满足换向手柄与调速手柄均在零位（信号503、603、507、607变绿）。（3）受电弓前弓或后弓升起（信号514或515变绿）。（4）SA75在正常位或试验位，若在试验位则需受电弓未升起。（5）原边电压大于17.5kv，QA1正常闭合。

4.3.1HXD3型电力机车检修的范围和周期

从多个方面因素出发进行考虑，依据电力机车的生产技术相关情况、运行的条件、结构特征等确定最为合适的检修范围和检修周期。一共包含四级修程，分别为辅修、小修、中修、大修。对机车整体进行全面的修理就称之为大修，主要是为了使HXD3型电力机车恢复正常运行，同时进行大修时必须在铁道部门指定的修理厂。中修主要是对一些主要零部件进行更换，也可以进行全面修理。小修，对HXD3型电力机车的一些零部件进行修理，比如制动系统、机械零件等。辅修则是一项必须要开展的检修工作。对电力机车进行定期检修，各个级别的修程对应的里程数是不同，辅修、小修、中修、大修对应的里程数分别为：1~3万、8~10万、40~50万、160~200万公里。[7]实际情况下，根据各个地区的特点，在运行条件上有所差异，同时机车所承担的任务量也是有所差异的。结合规定和实际情况，制定科学合理的维修周期，然后报送给铁道部进行核实和备案。通常来说，如果HXD3型机车行驶路线较为平缓，没有很大的坡度，那么在选择维修周期时可以结合上限进行选取，而对于一些路况较为复杂，坡度更大的地区，在选择检修周期时，应该根据下限来选择。确定检修周期之后，需要做好协调调配工作，将检修周期和修程集合在一起，小修可以在20%的范围内进行调整。当对中修部分做出调整时，应该结合实际的状况，机务段展开进一步鉴定，上报给铁路局进行进一步的审查，获得批准之后才可以做出调整。在对电力机车进行检修时，机务段主要负责段修。检修车间中常常会配备很多设备，比如电气组、蓄电池组等。各个班组都要结合检修图，对零部件仔细检查，进行全面的检修，检修完成后进行重新组装。通常来说，在开工前一个小时需要将段修机车放在规定的位置，然后在检修负责人的带领下，对HXD3型电力机车进行全面的检查，同时其他部门的人员也应该参与其中，比如检修调度人员等。对电力机车进行复检，主要流程如下：首先检查机车的状态和保养情况，看方案是否科学合理。对HXD3型电力机车进行全面清理之后，在检修台上对其展开全面的检修。修理组的工长应该向各个工作人员详细讲解检修中需要注意的一些事项以及一些关键步骤等。经过大概两个小时，再召集人员召开检修会，由检修负责人担任主持人，各个班组汇报各自检修过程中出现的问题以及检修的进度情况，同时在会议上提出如何快速解决问题的方法，进而推动整个检修进度。结合相关的规定，验收人员需要给检修过的配件贴上合格证，确认合格之后再进行组装投入使用，结合检修车间的具体情况以及各个专业的情况，科学安排检查人员，对整个检修过程进行全面的监督和管理，对于检修中的技术问题要及时的予以解决。当电力机车检修完成，顺利交车，但还未正式运行时，应该进行“零公里”检查，保证各个环节的检修质量都能拿达到规定的标准[8]。

　　4.4HXD3型电力机车检修的措施范围

4.4.1实施全面质量管理

对机车检修推行全面质量控制,即将机车检修中的质量管理的对象、过程、活动等都结合在一起形成一个整体，与检修因素进行全面掌握，将人员、技术、方法、环境及管理等实行全方位管控,达到规定的指标要求。要树立以下思想:

质量效益的思想。在全面质量管理过程中，质量是关键，同时，要做好成本控制，防止检查成本过快增长，导致公司效益下滑。为此，就要保证成本、进度和质量等形成一个有机整体。正确处理好检修质量、成本与时间三者间的关系。首先，必须制定科学的质量目标,应当结合检测时的状况，根据机车的运营状况，确立好质量标准。其次，要做好公司内部检修能力分析，充分做好检修力量配备，不断挖掘公司的检修潜力，做好检修成本控制，使成本降下来。同时，还要合理安排好检修时间。要将检修成本控制在最低限度，停时不至于过长，防止检修超时。为此,必须确认好检修合同，严格遵守、并执行检修标准，控制好检修停时。机车入厂时，要做好相关记录,做好检查确认，发现其他问题时，还要补签协议，防止出现不必要的纠纷。对检修项目要由相关人员签字,对超出检查范围的项目单独计算。从而保证检修成本不至于增加。

4.3.2夯实设备设施管理

设施设备是企业生产经营的基础,是企业硬实力的体现。硬件设备的水平，与企业生产效率直接相关，对产品质量也会产生一定影响。天津机车公司在全路中是非常专业的检修单位,他们成立时按高标准进行建设与管理。对检修工作做好精准定位，同时，参考了国内外检修模式，对检修产能进行了详细规划,检修工艺比较先进，管理手段较为规范，选择了主流水线作业方式，年检修机车初期设计为200台,远期可保证500台检修的需要。检修的特点是工序间实行无缝对接，周转环节大幅压缩,工作效率大大提升。在设备选购方面，采取公开招标方式进行，组织专家评审、开展现场交流，选择了一批成功案例，组织相关人员进行学习考察，对投标单位进行资质认证、评估，保证了设备的质量[9]。

4.3.3重视检修技术管理

创新检修模式,弥补实力上的缺陷。为了加强检修过程中的停时控制，保证检修达到规定的质量要求，同时，还要对物流成本费用进一步降低,这对公司是一项严竣的挑战。为此，公司非常重视与相关厂商的使用，在部分检修项目独立检修能力不足时，通过与相关的制造厂家进行合修的运行模式,主要与本地厂商合作，降低物流成本。

运用评估方式,能够发现方案中潜在的漏洞与风险，从而加以完善，改进检修中的不足,确保检修质量问。对涉及到机车的安全问题，一些关联极大的重要部件的性能以及重要的零部件，在检修前，对检修工艺进行专家评审,通过了评审才能开工，如果评审中认为工艺流程或检修设计中有较大漏洞，必须重新拟定检修方案，重新接受评审，从而确保检修方案切实可行，防止检修设计中出现风险问题。天津机车公司的检修评审由技术部牵头，一部分驻厂验收员与有关的部门也派代表参加,他们大多对设备有一定了解，清楚一些主要零部件及核心部件的性能与质量，属于技术骨干。[10]因此，这些人员参与拟系统检查、评定,出具评审意见可信度较高。对自主修项目工艺设计评审主要是检查检修工艺是否合理，检查质量能否得到保证，是否对检查过程实施监控等；对合作检修的项目进行设计评审工作的重点，主要是看合作方是否取得了相应的资质，有无检修实力，检修的工艺流程是否有科学依据等;对属地外的项目评审的重点是检查零部件厂商是否取得了生产资质，产品质量是否达到规定的标准等。通过评审检修工艺，可以对相关需要维护的部进行检测，保证新部件的质量，这样有利于整车检修质量得到保证。

　　5.结论

综上所述，HXD3型机车作为铁路运输行车的关键设备,HXD3型机车检修质量关系到铁路运输效率以及行车安全,对机车按照既定的修程进行检修是保证机车正常运行的重要方法。在铁路运输系统中，电力机车的地位非常重要，自从电力机车投入使用以来，铁路行业也获得了快速的发展。本文通过对HXD3C（A）型机车报警故障进行分析统计，分析探讨了故障发生的原因，找出了外界温度变化、线路基础、牵引定吨等对机车走行部可能产生的影响；提出了电力机车故障防控措施制定建议。

　致谢

首先我要感谢论文导师的无私指导！在论文写作期间中，我得到导师无微不至的指点，老师知识面十分广泛，学风非常严谨，在论文中给我提出了许多非常中肯的意见，让我大受启示。通过论文写作，我收获良多，不仅对我学习期间的成果进行了总结回顾，将原先一些不清晰的地方进行疏理，思路大开，收获颇丰，同时，对我治学产生了深远影响，对我的人生态度也带来极大转变。为此，我要深切感谢我的学院以及学院老师热心关爱、呵护与栽培。我将继续努力，奋勇前行！

　　参考文献

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[7]王小伟.机车车辆滚动轴承故障及处理方法探析[J].科技风,2018(05):236.[8]唐德尧.广义共振、共振解调故障诊断与安全工程——铁路篇[M].北京：中国铁道出版社，2006.

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