HXD1C型机车运用中主变流器故障成因分析-论文

３ ． １ 改进设 备结 构性缺 陷
题 。经本单 位与 厂家共 同研究 ， 对装 在机 车 中的 电容 冗
余量 不 足 问 题 进 行 了 增 容 性 更 换 。并 制 定 下 发 了
《 ＨＸ ｏ １ Ｃ型机 车牵 引 变 流器 中间 直 流 回路 二 次谐 振 电
容改 造工作 安排 》 。自 ２ ０ １ ３年 ６月 ２ ８日起 ， 到 ９月 底 已更 换 ７ ９只主 变流 柜 的 ４ ７ ４个 电容 器 ， 剩 余 机 车变 流
后 改 为哈密 机 务段 （ 以下 称 本 单位 ） ， 自２ ０ １ ３年 ３月 开 始 ＨＸｏ １ Ｃ型机 车 试运 用 ， ５月 份 以后 ， 投入 的该型 机 车
运用 台 数 逐 渐 增 加。到 目前 为 止 ， 干 线 上 主 要 以
注： ＨＸＤ１ Ｃ型 机 车 主 变 流 器 ＴＣＵ 由 两 套 装 置 组 成 ， 即称 ＴｃＵ１ 、 ＴＣＵ２ ； ＡＣＵ： Ａｕ ｘ ｉ ｌ ｉ ａ ｒ ｙ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｕｎ ｉ ｔ ， 辅助控制单元 ； Ｍ ＶＢ： Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｂｕ ｓ ， 多 功 能车辆总线。
此长大 上坡 道 的尽头 端 （ 即景峡 至红柳 河 ） 站间 ， 这就说 明， 在 机车 持续 极 限发 挥 负荷 时 ， 易发生 Ｔ Ｃ Ｕ 内 电 容
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器 爆裂 和膨 胀泄 漏及影 响 到其他 电子设 备模 块损 坏 ， 由
此也可 证 明此类 设备冗 余量 不 足 。 ３ 措 施
用 地 理 性 环境 温 度 与 电 子 设 备 工 作 温 度 的 双重 影 响 ， 有机 车长 时间连续 工作在 高负荷 区引起 的超载超温 的影 响， 也 有 机 车 网络 通 信 障 碍 ， 有人 为操作处置失当等因素 ， 现 对 此 类 不 良因 素进 行 了 揭 示 ， 并 提 出 了 相 应 的 改 进 与 预 防
属该 型 机 车两 大 控制 系 统 之 一 牵 引 控 制 系统 ） 中， 会引 起机 车 终止 牵 引 导 致 区 间 被 救 援 ， 所 耽 搁 堵 塞 正 线 时 问， 有 时多 达 ３ ｈ左右 ， 短则 ５ Ｏ ｍｉ ｎ左 右 ， 极 大 地影 响到
机 车运 用效 率 与 运输 效 益 。在 此有 机 车 设 计 结 构 性 缺 陷， 有机 车运 用地 理性 环境 温度 与 电子 设备 工 作 温度 双
柜 的电容 器有待 后续 更换 ］ 。
联相应 电容 来增 加 其 电路 冗余 量 （ 见图 ５ （ ａ ） 、 （ ｂ ） 内虚
线框 ） ， 和 改换现有 中间 直流 回路短 路 放 电模 块 电路 中
信 出现 瞬时性 障 碍 ， 和人 为操 作 中输入错 误 信号等 类故 障， 采取 此处 置方 式“ 复 位” 时才有 效 。在实施 微机 控制
机 车 运用 、 设计 制 造 方 提 供 点 滴 运用 经 验 ， 避 免 发 生 类
似 的故 障或 提 供发 生类 似故 障下 解 决 的办 法 ， 并有 针 对 性 地 提 出机车 设计 、 制 造质量 上 的一 些建 议 。
１ 发 生 的 问 题
原 乌鲁 木齐 机务 段 哈密运 用 车 间 ２ ０ １ ３年 ７月 １日
内感应 电动势谐 振 峰值 电压 。在 此也 应 加 大 此类 电路 中 电容容 量 ， 应为 实 际电路 容量 的 ３ ～５ 倍， 即在此 现有 支撑 电容组 内和二 次 谐 振 电路 的 中 间 电容 组 内分 别 并
地反复 使用 机车 上 的多项微 机控 制 系统 复位 方式 （ 故 障 操 作规 定一 次性 复位 次数 仅 为 ３次 ） ， 造 成 机 车 电 子部 件 的损 坏 。微 机 控制 系统 “ 复位 ” 只是 针 对 该 系 统 控制 发 生紊 乱 与负荷 过载 引起保 护装 置起作 用后 ， 或 网络通
重影 响 ， 有 机 车 长 时 间 连 续 工 作 在 高 负 荷 区 引起 的 超
载、 超温 的影 响 ， 也 有 司乘 人员操 纵 处 置失 当等类 因素 。
为总 结这 方 面 的经 验 ， 笔者 将本 单位 运 用该 型 机 车 以来
突 出发生 在 ＴＣ Ｕ 方面 的运用 故 障 总结 出来 ， 为 该 类 型
电路 是有 区别 的 ， 前者 要远 大于后 者 ） 。因此 ， 按 电子 学 原理 应将 相应 的谐 振 电路 的支 撑 电 容与 二 次 谐 振 电路 中的中间 电容器 耐端 电压 值 提 高 ， 应 由现 时 Ｔ Ｃ Ｕ 电路
端 电压 （ ９ ７ ０ Ｖ） ２倍 值提 高到 ３ ～５ 倍， 以适 应此 电路 中
效 益提 高 的 同时 也 反 映 出 内燃 机 车 转 电 力 机 车 中 的运
用适 用 性 问题 （ 包括 运用 人员 操作 技 能 的发 挥 ） ， 该 类机
车运用 故 障多 数情 况 下 发生 在机 车 主变 流 器 （ 简 称 Ｔ ＣＵ： Ｔｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｕｎ ｉ ｔ ） 电子控 制 模 块 装 置 （ Ｔ ＣＵ
（ ｃ ） 中１ 日 Ｊ 直 流 回 龉短 路 放 电模 块
图 ｓ 改增 后 的并 联 电容 增 容 电路
据 上文 对该 型机 车 的运 用故 障分 析 ， 就 Ｔｃ Ｕ 内电
子模块 装 置而 言 ， Ｔ Ｃ Ｕ 内 电子 设 备 的损 坏 有 很 多 类 因
现时针 对 Ｔ Ｃ Ｕ 内“ 电容 器 膨胀 泄 漏” ， 引 起机 车 运
铁 道 机 车 车 辆
第 ３ ４卷
仅需将 该 台相应 故 障的牵 引供 电电路 甩掉 即可 ， 用其 他 ５台牵 引电动 机能继 续 机车有 效 运行 ， 而 有 的 司乘 人 员
在处置 中 ， 将 整 台转 向架 的 ３台牵 引 电动 机甩 掉 ， 导 致 机 车牵 引力 不足 而被迫 实施 区 间救援 。更有 甚者 ， 盲目
表 １ ２ ０ １ ３年 ５月 至 ９月 Ｈ Ｘ 。 １ Ｃ型 机 车发生在 Ｔ Ｃ Ｕ 内 运 用故 障统 计
地 提 升 了列 车 的通 过能 力与 列车 牵 引定 数 ， 即 在原 图定 的基础 上 提 高 了 列 车 运 行 对 数 ， 并 由原上 、 下 行 牵 引 ４ ０ ０ ０ ｔ ／ ３ ２ ０ ０ ｔ 提 高 到现 时 的上 下 行 ５ ０ ０ ０ ｔ 。在运 输
第 ３ ４卷 第 ３ 期 ２ ０ １ ４年 ６月
铁 道 机 车 车 辆
ＲＡＩ Ｌ Ｗ ＡＹ Ｌ ＯＣＯＭ ＯＴＩ ＶＥ ＆ ＣＡＲ
Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎｏ ． ３
Ｊ ｕ ｎ ｅ ．
２ ０ １ ４
文 章编 号 ： ｌ ０ ０ ８ —７ ８ ４ ２（ ２ ０ １ ４ ）０ ３ 一Ｏ １ ０ ３ 一Ｏ ５
运行 区段 。而 同样 处在兰新线 上的东段 哈密 至柳 园区段
就 时有发生 Ｔ Ｃ Ｕ 内电容器爆 裂和膨胀泄漏 。究其原 因 ， 在 此区段 内的烟墩 至 红柳河段 为 １ ３ ５ ｋ ｍ的 １ ２ 。 ５ ％ ０ 连 续
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长大上坡道 （ ２ ０ １ ３年 ６月份 始 降坡 为 ６ ‰） ， 但机 车 牵 引 负荷率 基本 不变 （ 牵 引定 数 由原４ ５ ０ ０ ｔ 增为 ５ ０ ０ ０ ｔ ， 并 由原 双机牵 引改 为单机 牵 引） 。而且此 类故 障均 发生在
ＨＸ Ｄ １ Ｃ型 机 车运 用 中主变 流 器 故 障成 因分 析
陈纯北 ， 杨 斌
（ 乌 鲁木 齐铁 路局 哈 密机 务段 ， 新疆 哈 密 ８ ３ ９ ０ ０ １ ）
摘 要 ＨＸ 。 １ Ｃ型机 车 运 用 中发 生 主 变 流 器 ＴＣ Ｕ 内的 故 障 有 多 种 因素 引 起 。有 机 车设 计 结 构 性 缺 陷 ， 有 机 车 运
士 ］
＿ 【 ＝ 工 工
一
ｊ 工 工
（ ｂ ） － 次谐振 电路／ 电感滤波电路
（ ａ ） 支撑电容组
—— — — — — — — — — — — — — — — — ＿
机车无需在持续 高负荷下运行 ， 而此牵 引 区段 的 了墩 、 鄯 善 至吐鲁番 ２ ０ ０ ｋ ｍ多， 在夏季还有称 之为戈壁滩 火炉 的
气发热 量得 到相应 降低 ， 保证 电子元 器件 工作 温度 在正
常范 围 内。
至乌鲁 木齐 区段 内 就 未发 生 有 ＴＣ Ｕ 内 电容 器 爆 裂 和 膨 胀泄 漏 的故障 ， 因该牵 引区段 内 的绝 大多 数 属缓和 线
路 地段 （ 指既有上坡 道 ， 也有下坡 道或 平道 的线路地段 ） ，
２ ． ４ 线路 纵 断面 与机 车运 用环境 影响
线 路纵 断面使 机 车持 续 长 时 间处 在 高 负 荷 的 工况 下， 如 上所述 ， 电子元 器件 工 作 在 地理 性 环 境 温 度 与工
作 温度 双重 高温 下带 来 的积 热 ， 加 之 散 热 不 良， 也是 造 成 ＴＣ Ｕ 内电子 元器 件 发 生 运 用 性 故 障与 损 坏 的重 要 原 因之 一 。如本 单位运 用在 兰新 干线上 的西 段 ， 即哈 密
措施 。
关 键 词 主 变 流 器 ；机 车运 用 ；电容 器 爆 裂 ；电 容 器 膨 胀 漏 液 ； 通 信 故 障
中 图分 类 号 ： Ｕ２ ６ ６ ． １ 文 献 标 志 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ —７ ８ ４ ２ ． ２ Ｏ １ ４ ． ０ ３ ． ２ ６