HXD_(3)系列机车受电弓自动降弓装置的风管组装

现场经验轨道交通装备与技术第2期2021年3月
文章编号：2095 -5251(2021)02 -0044 -03
HXD3糸列机车受电3脅动峰3装置的见管組装
张铁志
(中国铁路哈尔滨局集团有限公司三棵树机务段黑龙江哈尔滨150060)
摘要：HXD_,系列电动机车投入运用以来，因受电弓自动降弓装置风管从接头部位
脱落导致的故障问题时有发生，成为机车的突出质量问题之一。

本文分析了风管脱
落的原因，从改进组装方法入手，避免此类问题的重复发生，提高机车运行可靠性。

关键词：HXD3系列机车；自动降弓风管；PU软管；锁紧螺母；风管脱落
中图分类号：U264.3、 文献标识码：B
D01：10. 13711/32 - 1836/u.2021.02. 015
〇引言
为了在碳滑板裂损、磨耗到限或发生弓网故障 时，能够及时将受电弓降下，避免造成机车和接触网 损失扩大，保证铁路运输设备安全和列车运行安全，HXD3系列电力机车装用的DSA200型受电弓都安 装有自动降弓装置。

它通过直径7 m m的P U管，将 升弓电空阀提供给升弓气囊的风一部分输送到碳滑 板内部的气路中。

运行中如果碳滑板裂损或磨耗到 限，内部气路中的风发生漏泄，自动降弓装置的快速 降弓阀动作，受电弓降下，从而起到保护作用。

HXD,系列电力机车自2016年在哈尔滨铁路 集团公司大规模投人运用以来，受电弓自动降弓装 置在保护设备运行安全、非正常情况下导向安全的 同时，因自身P U软管接头脱落导致的自动降弓、区间停车故障时有发生，据统计仅三棵树机务段自 2016年至2019年间就发生5起，成为影响HXD,系列机车正常运用的突出质量问题。

1 HXD3系列机车受电弓自动降弓装置风管脱落问题的原因分析
1.1自动降弓装置风路原理
从弓座气囊处开始，通过受电弓下臂内部的空 气管路输送到上下臂连接点处，下臂在连接点附近 有一个管接头（见图1)，将P U软管安装在管接头
收稿日期：2020 -丨0-09
作者简介：张铁志（1972 -),男，本科学历，高级工程师，从事机务段
管理T作。

上，沿上臂支架内部的涨紧绳到达弓头支架处，并与 碳滑板的管接头组装在一起（见图2),形成了完整 的自动降弓装置气路。

管接头与P U软管联接采用 圆锥面插人压紧式结构（见图3)。

图I受电弓下臂自动降弓风管接头 图2碳滑板处风管接头
图3管接头示意图
这种方式有结构简单、拆装方便的优点，但也存 在联接强度低、受组装作业质量影响大的不足，近几 年自动降弓装置风管脱落，都发生在P U软管与下
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臂或碳滑板联接部位的接头处，都是风管从接头处
脱出。

一方面PU软管与接头连接部位与风路其他
部位相比强度低，是系统的薄弱环节；另一方面日常
运用维修更换碳滑板时都需要重新连接P U软管，
频繁拆装也增加了脱落风险。

尤其电力机车在哈尔
滨局集团公司管辖内运用，受冬季气温低的影响，
PU软管变硬，弹性下降、挠度增加，造成管接头根部
PU管的受力增大，也增加了脱落风险。

1.2风管脱落原因分析
经过对发生自动降弓装置风管脱落的情况进行
跟踪分析，发现导致脱落的原因主要有以下方面：
(1) 管接头螺母紧固力矩不足。

由于接头部位 是PU软管与金属管接头间靠金属挤压的方式连接
在一起。

为了避免损伤P U软管造成漏风，机车制
造商建议手动拧紧螺母，然后用扳手再拧紧一周。

不同人手拧的力矩大小不同，后续用扳手再拧的角
度也因人而异，导致这一环节的紧固力矩参差不齐。

2017年6月12日，HXD,C S 36号机车运行中，11端
受电弓PU软管从碳滑板管接头处脱落，检查P U软
管压接部位，压痕浅且不连续，说明组装时螺母紧固
力矩不足。

(2) 管接头部位P U软管长度不当。

上下臂连 接部位下臂上的管接头，一般应留有120 ~ 150 tnm
的余量，不能组装过紧，否则在受电弓升起的过程
中，上下臂会围绕转轴发生相对转动，会使下臂上的
管接头与上臂间的相对位置发生变化，导致P U管
受到拉伸，从而容易脱落；碳滑板管接头处的P U管
恰好相反，如果余量过长，且留在受电弓支架辐板外
侧，在机车高速运行时受电弓发生抖动，受P U软管
自重和风力影响产生的力，会作用在P U软管与管
接头的连接处，从而容易导致PU管从接头处脱出。

(3) PU软管组装不当。

例如：组装作业时不认 真，P U软管未插入到管接头锥形面的根部，螺母紧
固后压接部位与锥形面之间的夹持部位恰好作用在
PU软管的端部，没有形成中间压紧而两侧凸起的止
挡效果，造成在运行中受力情况下逐渐滑脱漏风。

2017年7月15日，HXD,dS596号机车I端受电弓
PU管在下臂管接头处脱出，从拆开测量压接痕迹
看，PU软管仅插入锥形接头4 mm,差2.8 mm插到
位（锥形接头长度为6.8 rrnn)。

另外，重新组装PU
软管时，原夹持部位已经变形失去弹性，重新组装时
没有将这部分剪掉，仍然继续使用，造成PU软管在
管接头内没有夹紧余量，在运行振动环境下逐渐脱
落漏风。

(4)管接头螺母和锥形面未成对更换。

个别人
员更换碳滑板时没有将管接头的锁紧螺母与接头一 并更新，而是用原碳滑板的锁紧螺母拧在新碳滑板 的锥形接头上，由于两个碳滑板管接头的尺寸不一 样，在组装的过程中，锁紧螺母的夹持部位与锥形面 的夹持部位不对应，造成P U软管在接头内没有夹 紧，组装后在受力过程中逐渐松缓脱出。

2 HXD3系列机车受电弓自动降弓装置PU 软管防脱落措施
针对导致h x d3系列机车受电弓自动降弓装置 PU软管脱落的原因，结合近几年来检修生产实践中 的探索，从2018年起，在检修过程中对P U软管组 装作业采取了如下措施。

(1) 管接头锁紧螺母按力矩紧固
解决组装时锁紧螺母紧固力矩大小不同、因人 而异的问题。

购置量程为20 N*m的插口力矩扳 手，在锁紧螺母紧固过程中，严格按规定的力矩值紧 固（一般在3~5N*m之间）。

解决以往用普通扳手 紧固时，用力过大导致P U软管啃伤，用力小导致管 接头的夹持力不足容易发生PU管滑脱的问题。

(2) 采用预装的方法确定紧固力矩
不同厂家生产的碳滑板和受电弓下臂的管接头 尺寸不完全相同，针对不同的管接头如何确定紧固 力矩的大小成为决定P U软管组装质量的关键。

当更换受电弓下臂或更换不同厂家的碳滑板时，应先 用PU软管在管接头上进行预组装，使用4 N m h的力矩对锁紧螺母进行紧固，紧固后放置30 min,然后 解开锁紧螺母检查P U软管的压接状态。

当压痕清 晰连续、深度在0.3 ~0. 5 m m之间时，即认为合格。

否则，根据压痕的深浅减小或加大1N*m的紧固力 矩，重新试验，直至压痕合格为止。

同批次产品按此 力矩紧固即可。

(3) 合理调整PU软管的长度
下臂上的管接头，组装时P U软管在管接头处 与涨紧绳最近的绑扎点间（两者相距200:= mm)应 留有120 ~ 150 m m的余量。

保证在受电弓升降过 程中，P U软管不会受到拉扯，也不会因为余量过长 而造成接头根部受力过大的问题。

与碳滑板连接的 P U软管，一般在靠近管接头处留有100 ~ 150 mm 的余量，可以保证每次更换碳滑板时，P U软管端部 的原压接部位能剪掉7〜10 mm,以便使未变形的软 管插人管接头，保证组装后夹持可靠。

另外，碳滑板
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处的P U软管余量部分应留在受电弓支架辐板内 部，穿越辐板的部位用绝缘胶带缠绕做好防接磨处 理，而不能将多余的PU软管伸出辐板悬在空中，以免在运行振动环境下，管接头处软管受力过大。

(4) 管接头的锁紧螺母和锥形接头应配套使用
更换受电弓下臂或碳滑板时，应将锁紧螺母与锥形接头一并更新，防止不同厂家生产的螺母与锥 形接头不匹配，起不到应有的夹持作用。

同时，组装 前还要检查锁紧螺母后端内孔，不得有凸起、毛刺，防止划伤P U软管。

(5) 规范作业细节
①PU软管组装前，剪断后的端部断面应与管身 垂直;不能有损伤变形；②组装时必须将P U软管插 到锥形接头根部（冬季组装前应先将P U软管加热，使其变软恢复弹性再组装），使管接头夹持在P U软 管距端部3 rrnn左右的位置，在软管的端部形成凸 起的止挡作用；③锁紧螺母紧固后，在锁紧螺母与接 头座、锁紧螺母与尾端P U软管间均画上红色防缓 标识,一旦锁紧螺母松缓或P U软管从接头上有后 退痕迹，均能检査发现，及时采取措施进行处理；④ 对P U软管做好绑扎固定，从受电弓下臂沿涨紧绳
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每隔150 rrnn用尼龙扎带进行绑扎固定，保证受电 弓抖动过程中P U软管与上臂成为一体，不使管接 头承受其他附加力作用。

(6)增加防护措施
借鉴动车组受电弓的成功做法，在下臂和碳滑 板管接头位置的P U软管上套上内径7 m m的橡胶 管，在P U软管组装后，将橡胶管沿P U软管推到管 接头的根部,利用橡胶管的辅助支撑作用，减缓接头 根部PU软管的受力，从而避免PU软管脱落漏风。

3措施实施效果
2018年一季度以来，按照上述措施对受电弓自 动降弓装置P U软管组装进行了规范，技术科编制 下发了作业指导书，对作业流程、方法和组装要点进 行了明确，专业技术人员进行了跟班讲解。

随后，结 合修程或整备作业更换碳滑板，对32台HXD3e型机 车和28台机车的受电弓P U软管接头逐 一进行了拆解重装。

截至2020年9月底，两年多时 间内未发生受电弓自动降弓装置风管脱落问题，提高了机车运用可靠性，减少了对运输秩序的干扰。

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(上接第43页）
“或”改成“与”[4]，发挥冗余特性，避免误报故障，提 高可用性。

LCU6
图8 TCMS诊断机理逻辑
(2)LCU处理机制
将LCU1和LCU6判断其他设备生命信号时间 从3 s延长设置为8 s，另外CAN通信故障时间设置 为3 s,提高抗干扰性能和容错性能，避免误报故障。

4.2优化后试验结果
针对上述故障，在理论分析计算和逻辑梳理分 析、修改优化设计后，经过一年多的现场实际运行跟 踪，列车运行状态稳定，LCU运行状态良好，再未出现过类似的问题。

验证了该设计优化的可行性和有 效性。

5结束语
本文对LCU采用双CAN冗余网络通信替代列 车线信号进行了理论分析，从实际应用效果看，技术 革新确实带来了实际应用优势。

但同时在应用初 期，LCU出现CAN通信误报故障问题，经过深人分 析、解决以及验证确认过程，为后续车辆控制技术提 升和新技术引进提供了参考经验。

参考文献：
[1]吕强.地铁列车L C U系统技术发展与应用[J].科技创新导
报，2016(28) :1 -2.
[2]胡涛.基于LC U的C AN总线技术在地铁车辆上的应用[J].
电力机车与城轨车辆,2018(4) :73 -75.
[3]张庭芳，黄海林，郭劲林，等.C A N网络控制系统的时延分析及
混合算法[门.计算机工程,2019(8) :305 - 311. https:///
10. 19678/j.issn.1000 -3428.0054611.
[4]徐宁.京广高速铁路CAN通信冗余问题分析[J].中国高新技
术企业,2015( 14) :121 - 122. □
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