HXD3型機(jī)車高坡地段運(yùn)用質(zhì)量問(wèn)題分析

邵兆綱,汪 偉,2

(1 西安鐵路局 機(jī)務(wù)處,陜西西安710054;2 北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院,北京100044)

1 寶雞—秦嶺(寶秦)段情況

1.1 技術(shù)概況

寶雞—成都(寶成)線北起寶雞鐵路樞紐的寶雞站,穿越秦嶺后,南止成都鐵路樞紐的成都東站。寶雞至鳳州區(qū)段1960年5月建成并試運(yùn)行,1961年8月開(kāi)通運(yùn)營(yíng),結(jié)束了我國(guó)干線鐵路沒(méi)有電力牽引的歷史。寶雞至秦嶺區(qū)段6站5區(qū)間,線路長(zhǎng)45 km,是寶鳳段的重要組成部分。目前,寶秦段的主要技術(shù)條件:①線路等級(jí)為I級(jí)干線;②正線為單線;③限制坡度為30‰;④最小曲線半徑為300 m;⑤牽引定數(shù)是上行2 600 t,下行3 500 t;⑥牽引方式:3機(jī)牽引。

1.2 主要特點(diǎn)

寶秦段在我國(guó)山區(qū)鐵路中是最典型的小半徑曲線、大坡道的高坡區(qū)段。R300 m小半徑曲線多達(dá)38處。其中,曲線最長(zhǎng)的是觀音山—青石崖間K32+562 m～K34+064 m,長(zhǎng)1 502 m;曲線最短的是青石崖—秦嶺間K39+610 m～K39+790 m,長(zhǎng)180 m。i=30‰大坡道高坡多達(dá)7處。其中,坡段最長(zhǎng)的是楊家灣—觀音山間K19+000 m～K19+900 m,長(zhǎng)900 m;坡段最短的是觀音山—青石崖間 K29+850 m～K30+050 m,長(zhǎng)200 m。

2 寶秦段貨物牽引運(yùn)輸組織

2.1 寶秦段貨車組織和供車情況

2009年全路實(shí)施第3階段列車運(yùn)行圖后,寶秦段圖定配屬66臺(tái)機(jī)車。其中本務(wù)機(jī)車36臺(tái),補(bǔ)機(jī)30臺(tái);圖定牽引貨物列車21對(duì)。其中行包快運(yùn)專列1對(duì),技術(shù)直達(dá)列車2對(duì),直通貨物列車16對(duì),摘掛貨物列車2對(duì)。實(shí)際運(yùn)用中,西安鐵路局配屬該區(qū)段81臺(tái)機(jī)車。其中本務(wù)機(jī)車40臺(tái)(全部為SS4型),補(bǔ)機(jī)41臺(tái)(25臺(tái)HXD3型和16臺(tái) DJ1型);2009年12月份以來(lái),該區(qū)段機(jī)車日均牽引貨物列車43.9列。其中上行20.5列,下行23.4列。

2.2 HXD3型機(jī)車投用背景

2009年4月鐵道部為深入實(shí)施西部鐵路內(nèi)涵擴(kuò)大再生產(chǎn),提升入川通道運(yùn)輸能力和救災(zāi)能力,決定配屬西安鐵路局HXD3型機(jī)車200臺(tái)。其中25臺(tái)投用在寶雞至秦嶺區(qū)段,擔(dān)當(dāng)部分補(bǔ)機(jī)任務(wù)。這不僅大幅度提高西安鐵路局入川運(yùn)輸能力和效率,還提升了西安鐵路局機(jī)務(wù)技術(shù)裝備現(xiàn)代化水平。

2009年5月為解決寶成線寶雞至秦嶺間過(guò)嶺能力限制、半自閉區(qū)間通過(guò)能力低等問(wèn)題,西安鐵路局采用“HXD3型機(jī)車(前牽)+車列+HXD3型機(jī)車(尾推)”方式,下行牽引3 500 t,采用“雙HXD3型機(jī)車(前牽)+車列”方式,上行牽引2 600 t,順利地進(jìn)行了貨物列車試驗(yàn),確定了該區(qū)段3機(jī)牽引的牽引定數(shù)。

2.3 HXD3型機(jī)車特點(diǎn)

HXD3型機(jī)車持續(xù)功率7 200 kW,軸重25 t,最高速度120 km/h。采用IGBT-VVVF交流傳動(dòng)、計(jì)算機(jī)PWM矢量控制和輪盤(pán)、再生制動(dòng)等10多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù),具有起動(dòng)(持續(xù))牽引力大、恒功率速度范圍寬、黏著性能好、功率因數(shù)高等特點(diǎn),是我國(guó)鐵路干線貨運(yùn)重載、快捷運(yùn)輸?shù)闹餍蜋C(jī)車,也是我國(guó)單機(jī)功率大、時(shí)速最快的貨運(yùn)電力機(jī)車,具有世界先進(jìn)水平。

3 HXD3型機(jī)車運(yùn)用質(zhì)量

截至目前,HXD3型大功率機(jī)車檢修段尚未建成,西安鐵路局HXD3型機(jī)車無(wú)法進(jìn)行兩年檢。該型機(jī)車在寶秦高坡地段運(yùn)用一年多,隨著該型機(jī)車總走行超公里,存在的質(zhì)量問(wèn)題主要是電器、走行部、制動(dòng)機(jī)方面。電器方面主要是APU、CI故障;走行部方面主要是牽引電機(jī)吊掛座、掃石器支架、沙箱等部位裂紋、輪緣磨耗大和撒沙器下沙不良等;制動(dòng)機(jī)方面主要是空氣壓縮機(jī)油乳化、制動(dòng)顯示屏黑屏和IPM故障。

3.1 機(jī)破

從表1看,2009年鐵路局定機(jī)破1件、機(jī)務(wù)段定修機(jī)車5件,按部件分,APU故障4件、制動(dòng)機(jī) 1件、電器1件;2010年前7個(gè)月,鐵路局定機(jī)破3件、機(jī)務(wù)段定修機(jī)車3件,按部件分,CI故障2件、電器2件、APU 接地1件、制動(dòng)機(jī)1件。

從機(jī)破故障部位看,主要質(zhì)量問(wèn)題是APU、CI故障和制動(dòng)機(jī)故障。

表1 HXD3型機(jī)車機(jī)破件數(shù)

3.2 臨修

從表2看,2009年臨修59件;2010年前7個(gè)月,臨修52件,共111件。按部件分:牽引電機(jī)9件、輔助電機(jī)2件、電器39件、電子18件、走行部20件、制動(dòng)機(jī)19件、4項(xiàng)設(shè)備4件。主要質(zhì)量問(wèn)題是牽引電機(jī)、電器、電子、走行部和制動(dòng)機(jī)方面的故障。

表2 HXD3型機(jī)車臨修件數(shù)

3.3 碎修

從表3看,2009年碎修707件;2010年前7個(gè)月,碎修1 742件,共2 449件。按部件分:牽引電機(jī)12件、電器519件、電子8件、走行部1 402件、制動(dòng)機(jī)506件。主要質(zhì)量問(wèn)題是電器、走行部、制動(dòng)機(jī)等方面故障。

表3 HXD3型機(jī)車碎修件數(shù)

4 運(yùn)用質(zhì)量問(wèn)題分析

4.1 電器

4.1.1 APU故障

(1)控制電路設(shè)計(jì)存在缺陷,機(jī)車在過(guò)自動(dòng)分相時(shí)電磁干擾使得APU1與APU2之間主電路切換接觸器KM20誤動(dòng)作閉合,造成APU故障。(2)輔助電路接地造成APU保護(hù)不工作;(3)APU控制箱本身質(zhì)量故障。

4.1.2 CI故障

(1)復(fù)合冷卻器散熱不良造成CI高熱保護(hù)。(2)牽引電機(jī)接地、CI流量計(jì)故障保護(hù)。(3)CI模塊和控制箱質(zhì)量故障。

4.2 走行部

4.2.1 走行部部件裂紋

(1)設(shè)計(jì)存在缺陷,應(yīng)力集中導(dǎo)致薄弱部位裂損。(2)制造焊接工藝不標(biāo)準(zhǔn)。(3)重載牽引和秦北區(qū)段小曲線大坡道等線路因素影響。

4.2.2 輪緣磨耗大

(1)機(jī)車轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)原因。HXD3型機(jī)車為3軸轉(zhuǎn)向架,其中1,3,4,6位軸箱左右橫動(dòng)量為0.2 mm,2,5位軸箱左右橫動(dòng)量為15 mm(單側(cè)),在曲線半徑小、坡道大的秦北區(qū)段運(yùn)行時(shí)加大了輪緣的異常磨耗。(2)重載牽引及雨天空轉(zhuǎn)等因素加劇輪緣磨耗。(3)該型機(jī)車輪緣潤(rùn)滑采用1,2,5,6位固體潤(rùn)滑棒的方式,效果較差。

4.2.3 撒沙器下砂不良,機(jī)車空轉(zhuǎn)嚴(yán)重

(1)撒沙器堵塞嚴(yán)重,配件不足且價(jià)格高,供貨方未積極解決配件問(wèn)題,致使撒沙裝置無(wú)配件更換。(2)機(jī)車撒沙量不足,不能達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),供貨方未能解決有關(guān)技術(shù)問(wèn)題。(3)機(jī)車用沙質(zhì)量存在問(wèn)題,加劇了撒沙器堵塞。

4.3 制動(dòng)機(jī)

4.3.1 壓縮機(jī)油乳化

(1)空氣壓縮機(jī)工作時(shí)間不足,壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率偏低(標(biāo)準(zhǔn)不低于30%),溫度過(guò)低造成壓縮機(jī)吸入的水汽不能及時(shí)排出而冷凝成液態(tài)水,最終和潤(rùn)滑油混合而乳化。(2)日常檢查維護(hù)不到位,檢修車間對(duì)潤(rùn)滑油的檢查、補(bǔ)充和油質(zhì)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)不熟悉,油質(zhì)發(fā)生輕微乳化后未及時(shí)發(fā)現(xiàn)采取措施,導(dǎo)致乳化嚴(yán)重甚至壓縮機(jī)故障。

4.3.2 制動(dòng)顯示屏黑屏和IPM故障

(1)制動(dòng)控制系統(tǒng)軟件和制動(dòng)顯示屏、IPM主機(jī)本身存在質(zhì)量問(wèn)題,造成通信數(shù)據(jù)丟失、傳送異常等故障。(2)電氣線路接線、插座等部位接觸不良。

5 采取的措施

5.1 APU,CI故障

(1)對(duì)APU控制電路經(jīng)常誤動(dòng)作問(wèn)題,及時(shí)向大連東芝公司反饋。經(jīng)廠家分析后,對(duì)控制電路進(jìn)行改進(jìn),采取對(duì)轉(zhuǎn)換接觸器KM20閉合電路串聯(lián)APU1控制接觸器KM11與APU2控制接觸器KM12常閉并聯(lián)聯(lián)鎖的方式,杜絕干擾造成KM20誤動(dòng)作,發(fā)生APU故障。

(2)制定復(fù)合冷卻器清洗方法和標(biāo)準(zhǔn),納入半年、年檢范圍,在夏季高溫天氣來(lái)臨前,對(duì)所有機(jī)車入庫(kù)進(jìn)行一次全面徹底的清洗,保證冷卻器散熱良好。

(3)制定輔助電機(jī)、牽引電機(jī)絕緣檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn),將電機(jī)絕緣檢測(cè)和CI流量計(jì)檢查試驗(yàn),納入機(jī)車檢修范圍;同時(shí),細(xì)化完善 AUP、CI故障應(yīng)急處理辦法,運(yùn)用車間組織機(jī)車司機(jī)學(xué)習(xí),提高此類故障處理能力。

5.2 走行部

(1)制定HXD3型機(jī)車牽引電機(jī)吊掛座出入段檢查管理辦法,檢修專檢專修人員記名式檢查入段機(jī)車。對(duì)機(jī)車牽引電機(jī)吊桿、小吊掛、弧板等部位檢查后,對(duì)每臺(tái)牽引電機(jī)的吊桿座部位進(jìn)行拍照。梳理發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,制定整改的措施。

(2)在機(jī)車季檢和日常檢查作業(yè)中,重點(diǎn)檢查掃石器支架、沙箱、制動(dòng)夾鉗等易發(fā)生裂紋的部位,及時(shí)處理發(fā)現(xiàn)和反饋的質(zhì)量問(wèn)題;對(duì)支架安裝座部位焊接補(bǔ)強(qiáng)筋,對(duì)裂損嚴(yán)重的掃石器支架和沙箱進(jìn)行更換。

(3)針對(duì)撒沙器不下沙的慣性質(zhì)量問(wèn)題,在DJ1型機(jī)車國(guó)產(chǎn)化撒沙器的基礎(chǔ)上,按照HXD3型機(jī)車技術(shù)要求和安裝結(jié)構(gòu),進(jìn)行了撒沙器國(guó)產(chǎn)化改造。

(4)針對(duì)機(jī)車輪緣磨耗大問(wèn)題,在調(diào)研輪緣潤(rùn)滑裝置運(yùn)用情況之后,制定了該型機(jī)車輪緣潤(rùn)滑裝置檢修標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范日常檢修維護(hù),加強(qiáng)日常狀態(tài)檢查,保證輪緣潤(rùn)滑器性能良好,減少機(jī)車輪緣磨耗;

(5)查找摸排了HXD3機(jī)車走行部質(zhì)量隱患,對(duì)牽引桿加裝安全鋼絲繩,對(duì)牽引桿座固定螺絲技術(shù)改造,對(duì)車鉤吊桿及均衡梁加裝安全鋼絲繩,對(duì)車鉤加裝防跳裝置,對(duì)牽引電機(jī)軸承定期檢查。

5.3 制動(dòng)機(jī)

(1)修訂完善HXD3型機(jī)車空氣壓縮機(jī)日常檢修、維護(hù)保養(yǎng)的范圍和標(biāo)準(zhǔn),明確了壓縮機(jī)潤(rùn)滑油的各項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及維護(hù)周期和檢查要求,制定了油位檢查及更換、消除乳化、更換過(guò)濾器和清掃散熱器等作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)及時(shí)向供貨方反饋制動(dòng)顯示屏黑屏和IPM主機(jī)故障,全部更新機(jī)車制動(dòng)顯示屏,升級(jí)IPM控制軟件,全面普查制動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相關(guān)電氣線路,并對(duì)IPM主機(jī)、RIM繼電器盒外接插頭畫(huà)防緩線。

[1] 張曙光.HXD3型電力機(jī)車[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2009.

[2] 屈 東,汪 偉.HXD3型機(jī)車高坡區(qū)段運(yùn)行安全性評(píng)估[J].中國(guó)鐵路,2010,582(3):28-32.

[3] 汪 偉.寶成線寶廣段客運(yùn)機(jī)車機(jī)型運(yùn)用分析[J].鐵道機(jī)車車輛,2007,27(6):43-45.