铁路客车TFX1系列防滑器

铁路客车TFX1系列防滑器
作者 刘云峰
内容提要:本文叙述了电子防滑器的原理，TFX1系列电子防滑器组成、各部分的作用。

※ ※ ※
1 概述
随着车辆速度的提高，制动时需要的制动力也逐步增大，轮缘的擦伤现象经常发生，后来出现了电子防滑器，改变了这种现象。

国内的首次使用电子防滑器是在我们厂生产的提速客车上。

电子防滑器是列车制动系统中的重要组成部分，微处理器控制的防滑器则是当今国际上最先进的防滑器。

它主要用于装有盘形制动或其它单元制动机的四轴客车制动系统中，也可用于机车作为防空转和防滑装置。

2 防滑器工作原理
四路速度传感器的脉冲信号经主机进行处理后，按照一定的时间间隔采样，分别计算出各轴的速度和减速度，并将各轮对的转动线速度与车辆运行速度进行比较得到相应的速度差、滑移率。

将各轴的减速度、速度差和滑移率分别与相应的判据进行比较，当达到有关的判据标准时，主机立即控制防滑排风阀动作，以使相应的制动缸阶段排风或一次排风，从而达到防止轮对滑行，并根据轮轨粘着变化而调节制动力的目的。

当轮对恢复转动时，根据不同的加速度、速度差或滑移率可实现阶段再充风或一次再充风。

TFX1系列防滑器考虑到制动过程中各种可能发生的运行状态及运行要求采用了速度、减速度、速度差、滑移率等各种判据近20个，从速度信号的采集到运算、处理，并发出相应的控制指令在0.1～0.2秒内完成，从而实现对制动缸压力的比较细微的调整。

本文就防滑器作用、组成、功能、安装、试验和故障维修进行简要介绍，供相关设计人员学习参考。

3 防滑器的主要作用
制动时能有效地防止轮对因滑行而造成的踏面擦伤。

制动时能根据轮轨间粘着的变化调节制动缸压力，实现调节制动力，以充分利用轮轨间的粘着，得到较短的制动距离。

4 TFX1系列防滑器的组成
TFX1系列防滑器系统配置如图1所示。

它主要由速度传感器、主机、排风阀和压力继电器四部分组成，现分述如下。

4.1速度传感器部分
它是一个速度脉冲信号发生器，由速度传感器及感应齿轮所组成，该装置的结构原理如图2所示。

感应齿轮安装于车轴端部，传感器安装于轴箱盖上。

这是一种非接触式的传感器，当车轮转动时，它产生频率正比于运行速度的电脉冲信号。

TFX1系列防滑器中采用了永久式磁电传感器，感应齿轮共有90个齿，即车轮每转一圈产生90个脉冲信号。

传感器径向安装在特制的轴箱盖上，其端部与齿轮顶部保持1mm左右的间隙。

当齿轮旋转时，
1、车轴
2、测速轴箱盖
3、测速齿轮固定螺栓
4、测量孔堵
5、测速齿轮
6、速度传感器
7、调整垫片
8、密封圈
图2 防滑器测速系统
输入信号、数码管显示、里程表输出的信号处理功能；V2卡是防滑排风阀动作的控制卡，PW卡用于把输入电压转换为防滑器主机所需的工作电压；PD卡主要用于外部电压的滤波整形并转换成防滑排风阀等所需的工作电压。

主机面板设有三个功能按钮，即“诊断”、“显示”和“清除”。

一个里程表和一个两位LED显示器。

4.3 防滑排风阀
它是防滑器的执行机构，本防滑排风阀采用双电磁铁间接作用的结构原理，安装于空气分配阀与制动缸之间的连接管路上，根据主机的指令，它控制相应的制动缸的排风和再充风。

防滑排风阀的作用原理如图4所示。

在该集成阀中有两个电磁铁和两个膜板阀，工作过程中两
个电磁铁进行不同组合的激磁，使两个膜板阀发生不同的作用，以实现不同的控制。

该阀的空气通路直径不小于∅12mm，完全适应于防滑器的快速控制要求。

图4 防滑排风阀原理图
4.4 压力继电器
压力继电器是实现防滑器电源自动通断功能的主要元件，安装于车辆列车管上。

其作用原理如图5所示。

它由一个膜板鞲鞴、鞲鞴顶杆、压力调整弹簧及一个微动开关组成。

通过调整弹簧的压力，可使列车管压力达到要求数值时，膜板鞲鞴上移，通过鞲鞴顶杆推动微动开关，使其常开触点闭合，常闭触点断开，通过主机内部线路使主机电源接通；当列车管压力低于弹簧调整值时，微动开关恢复原状，常开触点断开，常闭触点闭合，触发主机内部的定时线路，经过一定时间后切断电源。

5.2 防滑器的监视、故障存储和显示及诊断功能
这是TFX1系列防滑器极为重要的功能，它是保证防滑器任何故障导向安全并方便检查维修的重要措施。

5.2.1监视功能
防滑器主机对各组成部分不间断地进行监视。

对速度传感器的监视由专门的监督线路和软件来完成，可实现静止状态下的诊断功能和运行状态下不间断的监视。

当某速度传感器发生故障时，立即予以切断。

该轮对的防滑保护作用立即作相应的切换。

防滑排风阀的监视由软件并加相应的诊断线路来完成。

一旦发现某防滑排风阀的电气故障，立即切断该防滑排风阀的工作，该轮对也就失去了防滑保护。

程序运行的监视。

采用微处理器的监视定时器对软件运行进行监督。

一旦因某些瞬态干扰产生程序“飞跑”时，监视定时器能强迫系统复位，程序自动再启动。

5.2.2故障存储及显示
由上述监视功能所发现的各种故障，在防滑作用进行必要的切断或转换的同时，并将故障以代码形式进行显示和存入主机的故障存储器中。

该存储器所存故障信息断电时能继续保存，直至故障排除后人工清除该存储器内容为止。

为了便于查看故障以利维修，主机面板上设有“显示”按钮和二位数字LED显示器。

各故障预先按顺序编了代码，当按下“显示”按钮三秒钟后，可根据所显示的故障代码对各故障部件进行修理或更换。

防滑器在未按“显示”按钮的情况下数码管只显示一个故障信息码。

当速度部件和防滑排风阀同时出现故障时，显示器将优先显示防滑排风阀的故障代码；在防滑排风阀的充、排风电磁铁同时出现故障时，将优先显示充风电磁铁的故障代码。

当出现防滑排风阀的故障信息或“5.0.”、“7.0.”、“..”的故障时，必须用“显示”按钮来显示具体的故障代码。

5.2.3故障信息的清除
有关的故障在进行修理或更换并通过系统诊断确认而恢复正常后， 应清除存储器中的故障信息。

可先按动“显示”按钮，显示“89”后每显示一个故障代码，按动一次“清除”按钮，原故障代码变为“99”表示该故障代码已被清除。

再显示一个故障代码时，再按一次“清除”按钮。

以此类推可把故障信息清除。

TFX1型防滑器还具有故障修复判断、故障自动清除和偶然性故障存储显示功能。

5.2.4系统自诊断及停车系统诊断功能
当防滑器电源接通后，主机立即对系统进行自诊断。

“诊断”功能按钮用于对整个防滑系统进行逐项检查和试验。

此功能只在静止状态下使用。

在施行常用全制动之后进行诊断，可间接地诊断各轴制动机快速制动缓解功能是否正常。

按下“诊断”按钮约三秒钟，主机先对CPU、ROM、RAM逐项进行检查，然后对各轮对的速度传感器进行检查，最后对各轮对防滑排风阀进行检查和试验，防滑排风阀的试验过程为：
阶段排风 1. 0秒
排风保压 1. 0秒
一次排风 2. 0秒
保 压 5. 0秒
阶段充风 1. 0秒
保 压 1. 0秒
充 风 1. 0秒
每条轮对经历的试验时间为12秒，轮对之间的试验间隔时间为10秒。

诊断过程中若遇到列车起动，当速度高于3km/h时，主机自动停止“诊断”而转入防滑主程序。

并开始对各部件进行运行中的监视。

诊断过程中发现的故障同样以代码形式存入存储器中，并显示故障码。

表示系统中某些部件已存在
故障，检修人员应根据故障部件进行检修或更换。

5.2.5功能按钮的使用
在防滑器主机面板上设有三个功能按钮，分别为“诊断”、“显示”、“清除”。

诊断按钮在车辆处于静止状态时使用，当速度超过3km/h时，按钮功能无效。

而“显示”、“清除”按钮则还可用于车辆运行状态下故障码的显示与清除。

要想使用某个功能按钮，需按下该按钮约三秒钟，当显示器显示“89”时，该按钮的功能才能执行。

5.2.6功能代码和故障代码
5.2.
6.1 诊断功能代码
“88” 系统各部件正常
“89” 按钮功能已开始执行
“87” CPU自检
“86” RAM自检
“85” ROM自检
“84” 车门控制触点闭合
“83” 速度传感器自检
“82” 防滑排风阀自检
“81” 下面将要显示偶然性故障码
“99” 故障信息清除完毕代码
5.2.
6.2故障代码
“1.0.” 第一轴充风电磁铁故障
“1.1.” 第一轴排风电磁铁故障
“2.0.” 第二轴充风电磁铁故障
“2.1.” 第二轴排风电磁铁故障
“3.0.” 第三轴充风电磁铁故障
“3.1.” 第三轴排风电磁铁故障
“4.0.” 第四轴充风电磁铁故障
“4.1.” 第四轴排风电磁铁故障
“5.0.” 有两条轴以上的防滑排风阀出现故障
“7.0.” 有两条轴以上的速度部件出现固定性故障
“7.1.” 第一轴速度传感器故障
“7.2.” 第二轴速度传感器故障
“7.3.” 第三轴速度传感器故障
“7.4.” 第四轴速度传感器故障
“ . . ” 系统已全部失去防滑保护作用
5.3 防滑器防滑作用自动切换功能
TFX1型防器具有防滑作用的自动切换功能，当一转向架中某一轮对上的速度传感器发生故障时，在切断该传感器作用的同时，只要该轮对的防滑排风阀无故障，则该防滑排风阀的动作转由同转向架中另一轮对控制，即该轮对的防滑作用与另一轮对同步；当某转向架上两条轮对的速度传感器都发生故障时，此转向架的两个防滑排风阀交由另一转向架的相应轮对控制。

如果所有速度传感器全部故障，这辆车的防滑功能全部失效。

但司机正常的制动作用不受影响。

当某一轮对的防滑排风阀发生电气故障时，该轮对的防滑功能被切断，但不影响司机正常的制动作用。

5.4 防滑器电源自动通断功能
TFX1系列防滑器具有电源自动通断功能，正常情况下人工不必干予。

当列车管压力超过200kPa时，通过压力继电器的触发，电源自动接通。

防滑器已进入工作状态；当列车管压力低于160kPa后30分钟，电源自动关闭。

“诊断”和“显示”两按钮除了具有本身的功能外，还具有接通电源的功能。

在车辆入库后，它既无风压又无速度，防滑器处于断电状态。

维护人员若想对防滑器进行检查，可按下“诊断”或“显示”按钮，电源遂被接通，经30分钟之后，电源又被自动断开。

5.5 运行里程显示功能
为了满足车辆以运行公里数为修程的检修制度，TFX1系列防滑器能根据运行速度自动计算车辆的运行里程，并把运行里程累计结果显示出来。

6 TFX1系列防滑器的安装
6.1 防滑器主机的安装
主机采用4个M10的螺栓与配电柜安装支架相连。

如图6所示：
6.2 TFX1系列防滑器的电器连接
防滑器电器连接原理如图7所示。

6.3 压力继电器的安装
压力继电器的气路接口Rc3/8。

只需与Φ18的不锈钢管路相连即可。

6.4排风阀的安装
排风阀采用4个M10的螺栓与与排风阀安装座相连，如图8所示
7 TFX1系列防滑器单车静止试验方法
7.1 压力继电器漏泄试验
单车试验器手把置于1位，制动主管压力充至定压（600kPa）后，用肥皂水检查压力继电器及接管各连接处不得发生明显的漏泄现象。

图6 防滑器主机安装图
图7 防滑器电器连接图
图8 排风阀安装座图
7.2 防滑排风阀漏泄试验
待制动系统充风至定压后，用单车试验器施行紧急制动。

用肥皂水检查防滑排风阀排风口及各连接处，不得发生明显的漏泄现象。

7.3 TFX1系列防滑器诊断试验
试验前，先将单车试验器手把置于1位，使制动系统充风缓解。

若防滑器有故障，应按“显示”按钮3秒钟后，显示器先显示“89”后，则连续显示故障代码，根据所显示的故障代码，对相应的故障部件进行修理或更换，故障排除后，应按照“TFX1U型防滑器操作使用说明”清除存储器中的故障代码。

防滑系统应在排除已有故障的情况下再进行系统诊断和试验。

用单车试验器施行紧急制动后再进行这项试验。

当单车试验器手把置于紧急制动后，按下“诊断”按钮约3秒钟，显示器显示“89”，随后开始执行本按钮的功能，连续按如下显示进行诊断和试验。

“87” CPU自检
“86” RAM自检
“85” ROM自检
“83” 各速度传感器检查
“82” 各防滑排风阀检查及试验
对于每一条轮对制动缸，其试验过程如下：
阶段排风 1.0秒
保 压 1.0秒
一次排风 2.0秒
保 压 5.0秒
阶段充风 1.0秒
保 压 1.0秒
充 风 1.0秒
每条轮对经历的试验时间约为12秒，轮对之间的试验间隔时间约为10秒。

各轮对制动缸按序进行充、排风试验，相关人员需确认制动机快速缓解、制动作用是否正常。

上述诊断试验完成后，“82”熄灭，若诊断过程中某部件有故障，则出现故障信息。

检修人员应如前述进行处理，故障处理后应清除故障代码，并再次进行诊断试验，直到无故障信息出现为止。

7.4 防滑器主机电源自动通、断功能试验
使制动系统充风缓解，重新施行紧急制动，同时用秒表计时，并且不能再按主机上的按钮，此状态延续30±2分钟，应自动关断电源。

主机电源自动切断后，将单车试验器手把移至2位缓慢充风，当列车管压力升至超过200 kPa时，主机电源应自动接通。

8 TFX1系列防滑器常见故障检修方法
8.1主机供电系统故障
TFX1系列防滑器主机供电系统故障见表1所示。

8.2速度部件故障
TFX1系列防滑器速度部件故障见表2所示。

8.3防滑排风阀故障
TFX1系列防滑器防滑排风阀故障见表3所示。

8.4其他故障
TFX1系列防滑器其他故障见表4所示。

表1 TFX1系列防滑器主机供电系统故障
故 障 现 象 故 障 原 因 与 检 修 步 骤
A、列车管风压大于200 kPa，主机不能自动上电；手动按“诊断”或“显示”按钮也不能上电。

电源电压表头指示大于77V。

1、检查供电电压直流值是否在77～143V范围内。

2、检查供电电压交流有效值是否小于 2 V。

3、检查110 V供电端+(29)、-(28)与车体间是否因车上供电线路问
题有漏电现象。

4、检查压力继电器接线端FK(25)、FD(26)与车体有无短路现象。

5、上述1、2、3、4项若正常，则更换主机内PW卡；更换主机内PD卡上3.15 A保险管。

6、上述1、2、3、4项任一项有问题，应先进行检修或更换应急电源后再按第5项处理。

B、列车管风压大于200 kPa，主机不能自动上电。

供电电压是否低于77V。

压力继电器的 FK(25)、FD (26)与主机端子排连接对应错。

压力继电器内的微动开关触头与顶杆没有对准。

C、列车管风压大于200
kPa，主机不能自动上电；
但手动按“诊断”或 “显示” 按钮能上电。

1、执行B项的第1条
2、执行B项的第2条。

D、主机已经上电, 但只有电源指示灯点亮；显示器不显示。

1、检查供电电压是否在77～143 V范围内。

2、检查供电电压交流有效值是否小于2 V。

3、上述1、2项若不正常，则应检修或更换应急电源。

4、上述1、2项若正常则更换主机内PW卡。

E、主机已上电，但电源指示灯不点
亮，显示器显示“. .”
同D项处理。

表2 TFX1系列防滑器速度部件故障
故 障 现 象 故 障 原 因 与 检 修 步 骤
A、出现7.X.故障码(X 为0、1、2、3、4)
1、速度传感器转接盒内，速度传感器屏蔽线B与车上连接电缆屏蔽线没有对接。

2、接线盒内有脱线、碰线、虚接。

3、接线盒内“+”、“－”、“B”之间有无短路现象。

4、速度传感器“+”、“－”之间电阻值是否在1.2 kΩ～2 kΩ范围内。

若不正常，更换速度传感器。

5、检查间隙是否在0.8～1.2mm范围内。

6、上述1、2、3、4项均正常，更换主机内S1卡或S2卡。

B、运行“7.X.”；停车变“88.” 1、按“显示”按钮，显示曾经发生过的故障码以确定故障位置。

2、速度传感器+、－之间是否短路。

3、检查间隙是否在0.8～1.2 mm范围内。

C、运行中“88.”；停车时变为“7.X.”。

1、运行中按“显示”按钮，显示曾经发生过的故障码,作好记录后，并清除该故障码。

经常观察运行过程中该故障码出现的频繁程度。

2、停车变为7.X.后，检查接线盒内速度传感器屏蔽线B是否与车上连接电缆线的屏蔽线对接，或屏蔽线已折断、脱落。

表3 TFX1系列防滑器防滑排风阀故障
故 障 现 象 故 障 原 因 与 检 修 步 骤
A、一只阀的充风电磁
铁、排风电磁铁同时出现故障。

(X.0.和X.1.同时出现) 1、检查C与G，P与G间电阻值是否为180 ～ 350 Ω。

2、阀的公共端G、充风端C、排风端P是否与车体短路。

3、排除上述故障后，更换主机内V1卡。

B、一只阀的充风电磁铁或排风电磁铁只出一个故障码(如1.0.;但没有.1.，或只有 1.1.;但没有1.0.)。

1、充风端C与公共端G，排风端P与公共端G间的电阻值是否为180～350Ω
2、充风端C、排风端P与车体有无短路。

3、上述1、2无故障，则更换主机内V2卡。

C、停车系统诊断试验时，阀
没有保压动作(不停顿排风或不
停顿充风)。

阀连线错误：C与P颠倒，应将C与P调换接线位置。

D、停车系统诊断试验时，制动机缓解不良 1、阀内气路故障，更换防滑排风阀。

2、制动管路内有异物堵塞，增大了气阻所致。

3、制动机作用不良。

表4 TFX1系列防滑器其他故障
故 障 现 象 故 障 原 因 与 检 修 步 骤
A、非法码“8.8.” 按“显示”按钮，显示“0.3.” “8.8.”故障码不影响正常防滑保护功能; 但有可能影响故障码存贮显
示功能；更换主机内CP卡。

B、防滑器失效故障码:“. .”，
且电源指示灯亮，按“显示”按钮
显示全部防滑排风阀与速度传感器
故障码。

主机端子排未接任何外部部件而上电操作，应禁止此类操作。

C、电源指示灯与显示器 时亮时灭。

1、供电电压值不在77～143V的正常范围之内。

2、更换状态良好的蓄电池，更换应急电源，排除可能的负载过流现象。