HXD1B型电力机车4QC运用故障分析

【摘 要】为解决中国铁路运输运能问题、实现中国铁路干线货运重载、快捷运输的目标，HXD1B型电力机车被广泛的应用于我国的铁路货运专用。但是，随着其普及程度的越来越广，其运行出现的故障也越来越多。四象限整流器故障（4QC）是引起机车故障和维修的主要原因，以此，对其必须加以认真地分析，并提出相应的措施对其加以解决，从而保证其正常的运行。

【关键词】HXD1B型电力机车 4QC 故障

HXD1B型机车在运行过程中，由于其时间要比平常的电力机车短，因此其货运任务也较其他机车重，由于其普及速度较快，因此在对其生产过程中，没有完全对各个方面的零件和各个系统的状况加以系统进行全面的检查，因此，在运行中常常出现各种各样的问题。其中，由于四象限整流器的运行不正常所带来的故障占了其中得分大部分。

1 四象限整流器模块故障

模块或者元件在运行过程中被烧毁是这一故障最为常见的表现方式。在出现这一故障时，通常在车载人机界面上的故障记录上显示为“牵引单元故障，主逆1/2直流环节1/2隔离”。在机车运行过程中，其控制系统中的计算机都会自动的将牵引系统中被损坏的模块或者元件进行自动隔离，在四象限整流器模块、机车变流器、线路接触器等部位发生问题时，都会引起机车计算机控制系统的隔离现象发生。当车载人机界面上的故障记录上显示为“牵引单元故障，主逆1/2直流环节1/2隔离”时，应当立即对四象限整流器模块加以检查，并且根据故障发生的时间点来查看相关数据参数，并且对这些数据参数加以分析，从而找出故障发生的准确部位，进行零件或部件的维修或者更换。

2 装配工艺问题

因部件装配工艺问题造成的故障非常突出，如接触器烧、受电弓不升、主变流器水循环漏水、制动夹钳、电机大线烧、智能输入/输出终端插件松、机车高压互感器信号线与屏蔽短路以及插头松造成HMI无显示、主变流L143插件板虚接、主断路器电磁阀电源插头负端线脱等等[1]。

3 变流器故障

在机车运行过程中，当四象限整流器的牵引变流器发生故障时，会使得主断路器跳闸加以保护。这一故障的发生会使得机车在短时间内没有功率输出，从而造成机车在运行过程中的停坡和机破的现象。

西门子公司虽然对其进行了一定程度上的软件修改，对牵引变流器进行了自动隔离并对牵引变流器的中的一个电机加以切除，但是，在HXD1B型电力机车发生故障时，应当先进行主断路器的封锁工作。在对主断路器的封锁工作完成后，再对迁移变流器在低压下进行隔离转换。如果这时机车在坡道上运行，还可能因为在运行过程中的牵引力不足而导致机车坡停现象的发生。此外，机车四象限整流器的变流的接触器以及对故障加以隔离的开关之间的动作如果过于频繁，还会使得线路的接点产生问题。因此，西门子公司对机车进行的软件修改只能是临时性解决措施，只能在将变流器故障所造成的损失降到最小，而不能从根本上将问题真正解决。

4 通讯干扰

HXD1B型电力机车采用的是基于计算机技术的网络控制技术，其通信方式主要通过对多功能车辆总线的控制来实现模块之间的信号传输。在机车运行过程中，网络通信由于受到工业频率、无线电频率、无线电广播、电视、微波通讯等人为磁场以及地磁场等天然磁场等多重磁场因素的影响而受到干扰，从而导致机车运行中出现不升弓现象，同时，机车接通或分断电源的总开关自动断开也时有发生，对于乘务员的正常工作思路打断，对其操作造成干扰，从而使得对机车的争产牵引任务造成影响。

4.1 机车高压隔离开关自动断开

在HXD1B型电力机车运行过程，由于机车高压隔离开关自动断开的故障现象发生频率在逐年增加，在对其加以人工的全面检查和维修后，机车恢复正常运行的功能。在对机车的管理条规中有明文规定，在机车运行的过程中，高压隔离开关是禁止相关人员对其加以切换的。排除了人为因素干扰后，分析是多功能车辆总线的通信设备受到影响，使得HXD1B型电力机车的控制逻辑混乱，当主断路器断开或者执行断弓时出现了执行指令上的失误，从而使得高压隔离开关也随之而断开。

4.2 机车牵引系统以及机车的主辅返流器隔离

自HXD1B型电力机车在我国铁路运输中投入运营以来，频繁的因为机车牵引系统以及机车的主辅返流器隔离而产生问题。仅在2009年的10到12月份两个月之间就发生了因为机车牵引系统和机车的主辅返流器隔离的故障多达五十多起。使得人们不得不对整流、逆变模块加以频繁更换，以保证机车正常地运行。

4.3 对于故障代码871的具体原因还没有相关详细的调查报告

在对机车的回段检查和主断路器以及牵引变流器都能够正常的运行工作，因此，对于这一问题加以解锁之后继续上线运用。在主断路器断开时间经过两秒后，如四象限整流器的输入电压大于五百伏时，制动控制单元断定是主断路器的问题而带来的升弓失去控制的故障，运行内存不允许主断路器闭合[2]。

对列车运行控制记录装置的监控数据进行分析之后显示，机车是在运行中正常断电过分相时发生故障，乘务员的操作没有失误或者不当之处，从而排除人为原因所造成的故障。如果主断路器二次侧电压大于五百伏，则一次侧电压大于六千伏，主断路器的动、静触头必然会放电拉弧并烧结。检测主断路器的各项参数良好，动、静触头断合正常，机车没做任何修理，投入运用后没有再次发生故障。由此可以确定，牵引变压器二次侧的五百伏电压实际是不存在的。中央控制单元同牵引控制单元之间的通讯故障可以使得机车进行直流制和交流制间电能量转换的牵引变流器内没有能量传输，使得牵引机车的电动机没有电压的输入，从而使得机破事故发生。造成其故障的原因有很多，其中最主要的原因有以下几种：一是机车的另一个牵引控制单元被切断；二是没有将核子空间数据库的数据传输到机车多功能车辆总线中；三是没有将机车的通讯驱动程序装载；四是多功能车辆总线的插头产生松动或者故障；五是多功能车辆总线的导线断裂；六是机车中央处理器模块的多功能车辆总线模块发生了故障。

综合上述分析，认为机车控制系统受到外界磁场干扰后稳定性差，在主断路器断开后，软件计算变压器的二次侧电压值漂移，触发限制回路执行错误的保护指令。在中央控制单元同牵引控制单元之间的发生通讯故障时，应当先对其他牵引控制单元进行工作状态的检测，同时对于另一个的牵引控制单元的机车多功能车辆总线模块加以检测。如果检查结果显示其中至少有一个通讯在工作状态，那么再对机车的驱动程序以及多功能电车总线的插头以及导线加以检测，看其是连接完好。若果上述的每种情况都处于正常工作运行状态，则对牵引控制单元的中央处理器加以更换。

5 主逆检查发现水压故障

在所有的HXD1B型电力机车经过一段时间的运行之后，随着机车运行里程数的增加，对其四象限整流器模块的损耗故障也大幅上升，其主要表现便是四象限整流器模块的安全性受到外界的环境温度因素影响变大。

在2010年，西门子公司对HXD1B型电力机车电力机车的四象限整流器模块影响因素进行了现场采集，主要数据包括外界环境温度和湿度，机车内部的温度湿度以及有水量和水流量进行了分析。分析发现，机车在夏天运行时，HXD1B型电力机车的变流器因为受到周围气温变化的影响，其系统功能受到影响，从而出现各种问题。在机车内部散热系统中，利用水的温度将热量进行带走的水冷系统散热使其内部的主要散热方法之一。水冷散热系统如果出现故障，便会导致机车的散热不良和高温现象。其出现故障的主要原因有以下几项：一是在对机车冷却系统中循环流动的冷却液浑浊，里面存在着杂质；二是冷却系统的水管被异物堵塞；三是冷却系统的水泵发生故障损坏。在机车的冷却系统出现问题时，应当对水冷循环冷却系统的水温进行检查，对其水质进行检查并清理其中的杂物，对冷却塔内的复合散热器的滤网加以清理。对机车冷却系统的冷却液加以更换，并清理冷却系统的管道。如果故障仍然不能解决时，应当对冷却系统的水泵加以检查维修。

6 结论与建议

随着我国交通运输压力的越来越大，HXD1B型电力机车但在我国铁路运输中的压力将会越来越大。由于4QC（四象限整流器）所引起的故障可能会也来越多，因此，相关人员必须对其加以重视，并且在机车运行过程中，做好对于4QC（四象限整流器）的维护工作，在不断的实践中加以学习，从而提高对HXD1B型电力机车的维修效率，保证机车的正常运行。

参考文献：

[1] 何成才.HXD1B型电力机车4QC运用故障分析[J].装备制造技术，2013（6）：74-75.

[2] 翟启斌.HXD1B型电力机车故障分析与对策[J].机车电传动，2010（3）：68-71.

作者简介：徐志强（1964—），男，本科，毕业于北京交通大学，交通运输专业，现任工程师职称，主任验收员职务，主要从事铁路机车验收工作。

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