程 檳

（中國(guó)鐵路南寧局集團(tuán)公司南寧機(jī)務(wù)段，工程師，廣西 南寧 530001）

南寧局集團(tuán)公司南寧機(jī)務(wù)段配屬HXD1C 型電力機(jī)車153 臺(tái)，主要擔(dān)當(dāng)南昆線貨運(yùn)牽引任務(wù)。其中，29 臺(tái)HXD1C 型電力機(jī)車裝有中車株洲電力機(jī)車有限公司制動(dòng)分公司開(kāi)發(fā)研制的DK-2 型制動(dòng)機(jī)。DK-2 型制動(dòng)機(jī)是在DK-1 型電空制動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)研制而成，具有微機(jī)模擬控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、故障智能診斷等信息功能，因其設(shè)計(jì)功率高達(dá)7 200 KW，在2012 年于HXD 系列機(jī)車裝車后一直作為單機(jī)使用。但由于南寧局集團(tuán)公司管轄的南昆線百色至昆明區(qū)段長(zhǎng)大坡道多、牽引噸數(shù)大，該型機(jī)車從中車資陽(yáng)、中車戚墅堰新接回段整修后馬上投入雙機(jī)重聯(lián)牽引。在使用中發(fā)現(xiàn)DK-2型制動(dòng)機(jī)做補(bǔ)機(jī)重聯(lián)運(yùn)行時(shí)，在列車速度達(dá)到5km/h 以上時(shí)常報(bào)“重聯(lián)機(jī)車牽引封鎖”，導(dǎo)致機(jī)車卸載無(wú)法正常牽引，嚴(yán)重?cái)_亂行車組織秩序。為此，必須對(duì)牽引封鎖的原因進(jìn)行深入剖析并制定對(duì)策，以杜絕類似故障再次發(fā)生，確保鐵路運(yùn)輸安全。

1 故障概況

2018 年2 月份南昆線上發(fā)生了9 件HXD1C 型電力機(jī)車雙機(jī)重聯(lián)牽引封鎖故障，梳理發(fā)現(xiàn)故障的重聯(lián)機(jī)車均為2 月份剛投入運(yùn)用裝有DK-2 型制動(dòng)機(jī)的HXD1C 型電力機(jī)車。摘取5 件典型故障情況如表1所示。

表1 -12月份HXD1C機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行牽引封鎖故障（部分）

表1 -2 2月份HXD1C機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行牽引封鎖故障（部分）

2 故障原因分析

經(jīng)過(guò)對(duì)線上9 件故障信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并咨詢當(dāng)時(shí)110 值班人員和值乘乘務(wù)員，在線上出現(xiàn)故障后，LCDM 制動(dòng)顯示屏無(wú)任何故障提示，IDU 微機(jī)顯示屏僅提示“重聯(lián)車牽引封鎖”，歷史故障記錄中無(wú)任何故障記錄，且對(duì)機(jī)車進(jìn)行大復(fù)位（重合蓄電池）后，再次走車試驗(yàn)機(jī)車一切正常。

2.1 故障初步判斷 通過(guò)對(duì)故障信息梳理后初步判斷：既然機(jī)車故障后采用大復(fù)位方法進(jìn)行處理，故障能消除，說(shuō)明故障點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。那么，對(duì)于上述故障可能為HXD1C 機(jī)車DTECS 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中CCU 中央控制單元或BCU 制動(dòng)控制單元在機(jī)車速度達(dá)到5 km/h以上時(shí)，出現(xiàn)了通訊錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)堵塞或串信號(hào)等，這種情況下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)復(fù)位，故障一般能夠消除。但又考慮到，2 月份此類故障連續(xù)出現(xiàn)了9 件，那么對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通訊瞬時(shí)故障等偶發(fā)性因素引發(fā)的機(jī)車故障就需要有所質(zhì)疑。此外，新接回段的HXD1C機(jī)車CCU中央控制單元與自2013年在南寧機(jī)務(wù)段正常使用的HXD1C 機(jī)車CCU 中央控制單元功能一樣，無(wú)程序、控制邏輯的升級(jí)變動(dòng)，認(rèn)為CCU 中央控制單元故障無(wú)有力依據(jù)支撐；再則機(jī)車出現(xiàn)故障時(shí)，DK-2制動(dòng)機(jī)顯示屏無(wú)任何故障提示，在停車后制動(dòng)機(jī)試驗(yàn)均無(wú)異常，也能初步判定BCU制動(dòng)控制單元無(wú)故障。為此，有必要就是否還有其他條件引發(fā)了機(jī)車重聯(lián)車牽引封鎖，采取下載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等方法進(jìn)行深入分析。

2.2 DTECS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析

2.2.1 CCU 中央控制單元數(shù)據(jù)分析 DTECS 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)具有自診斷功能，便于機(jī)車用戶和技術(shù)維護(hù)人員直觀分析、掌握DTECS網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)信息及機(jī)車操作過(guò)程、機(jī)車工作環(huán)境狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄。利用專家系統(tǒng)軟件TDS V4.0.7，可以很直觀的利用計(jì)算機(jī)對(duì)診斷系統(tǒng)CCU 中央控制單元存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)及內(nèi)容進(jìn)行有效的分析，為機(jī)車實(shí)際故障的查找提供幫助和技術(shù)支持［1］。

我們選取2 月5 日HXD1C 8026 機(jī)車、2 月20 日HXD1C 6435 兩臺(tái)機(jī)車作為分析目標(biāo)，下載其CCU中央控制單元數(shù)據(jù)，利用TDS V4.0.7 專家系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)了HXD1C 8026、HXD1C 6435這兩臺(tái)機(jī)車故障發(fā)生時(shí)存在五個(gè)數(shù)據(jù)共同點(diǎn)。一是機(jī)車速度均為5 km/h 左右；二是當(dāng)觸發(fā)重聯(lián)車牽引封鎖前，有空氣制動(dòng)請(qǐng)求存在；三是機(jī)車斷開(kāi)電鑰匙后一直有大閘全制動(dòng)位信號(hào)輸出；四是列車管壓力在500 kpa 左右；五是無(wú)制動(dòng)缸壓力。根據(jù)HXD1C型電力機(jī)車牽引失效（封鎖）狀態(tài)保持和變化的邏輯條件，當(dāng)機(jī)車速度大于5 km/h時(shí)，若有空氣制動(dòng)施加或多個(gè)制動(dòng)機(jī)投入，則機(jī)車牽引封鎖［1］。至此，初步找到了引發(fā)重聯(lián)機(jī)車牽引封鎖條件——有空氣制動(dòng)請(qǐng)求存在。但是在機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行時(shí)，大閘置于重聯(lián)位并插上鎖銷，為什么會(huì)有大閘全制動(dòng)信號(hào)？且故障時(shí)雖然有制動(dòng)信號(hào)輸出，但是列車制動(dòng)風(fēng)管保持在500 kpa 并未減壓，也無(wú)制動(dòng)缸壓力存在，邏輯上就不成立。

根據(jù)如圖1所示的DK-2制動(dòng)機(jī)電氣原理圖，可知機(jī)車做補(bǔ)機(jī)時(shí)因電鑰匙為斷開(kāi)狀態(tài)，說(shuō)明電鑰匙聯(lián)鎖上的899線無(wú)電，則大閘總電源801線無(wú)電，此時(shí)不管大閘是否置于全制動(dòng)位，805（I 端）線也必然無(wú)電，BCU 制動(dòng)控制單元不會(huì)接收到任何位置信號(hào)。至此，可假設(shè)是CCU中央控制單元或BCU制動(dòng)控制單元誤觸發(fā)了全制動(dòng)信號(hào)，此判斷印證了機(jī)車大復(fù)位后故障可消除這一信息,因此需要進(jìn)一步分析BCU制動(dòng)控制單元數(shù)據(jù)，查看故障時(shí)是否有全制動(dòng)信號(hào)記錄。

電鑰匙899（3132 DC110V+）

圖1 DK-2制動(dòng)機(jī)電氣原理圖（I端大閘部分）

2.2.2 BCU制動(dòng)控制單元數(shù)據(jù)分析 DK-2型制

動(dòng)機(jī)具備數(shù)據(jù)記錄與存儲(chǔ)功能，在使用過(guò)程中對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并存儲(chǔ)，這些數(shù)據(jù)包括制動(dòng)指令數(shù)據(jù)、壓力與流量值、網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)、故障信息、關(guān)鍵部件（包括關(guān)鍵塞門與重聯(lián)閥的位置）的狀態(tài)信息以及制動(dòng)控制單元的輸出信息等內(nèi)容，通過(guò)制動(dòng)控制單元的USB 接口可以將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)導(dǎo)出，供地面分析使用［2］。

為了準(zhǔn)確找到發(fā)生故障的原因，我們?cè)谝褜?duì)CCU中央控制單元數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，注重BCU制動(dòng)控制單元數(shù)據(jù)的收集和運(yùn)用，下載了作為分析目標(biāo)的HXD1C 8026機(jī)車、HXD1C 6435兩臺(tái)機(jī)車BCU制動(dòng)控制單元數(shù)據(jù)，通過(guò)DK-2 制動(dòng)機(jī)地面數(shù)據(jù)分析軟件V1.0進(jìn)行分析，具體分析內(nèi)容見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 HXD1C機(jī)車8026大小閘閘位網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)截圖

從圖2、圖3 可以看出，故障發(fā)生時(shí)BCU 制動(dòng)控制單元均接收到了8026、6435機(jī)車大閘全制動(dòng)位信號(hào)，故可以排除CCU中央控制單元誤觸發(fā)全制動(dòng)信號(hào)。

結(jié)合CCU和BCU網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析，既然乘務(wù)員在大閘全制動(dòng)位斷開(kāi)了機(jī)車電鑰匙，又可進(jìn)一步假定BCU 制動(dòng)控制單元還能保持?jǐn)嚯婅€匙后大閘的位置信號(hào)，從而導(dǎo)致了機(jī)車牽引封鎖。也能進(jìn)一步驗(yàn)證是大閘發(fā)出了全制動(dòng)位信號(hào)還是BCU 制動(dòng)控制單元誤觸發(fā)全制動(dòng)信號(hào)。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn) 為了驗(yàn)證BCU 制動(dòng)控制單元還能保持?jǐn)嚯婅€匙后大閘的位置信號(hào)，從而導(dǎo)致了機(jī)車牽引封鎖，我們選取兩臺(tái)機(jī)車做現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，其中DK-2型制動(dòng)機(jī)機(jī)車做補(bǔ)機(jī)。

試驗(yàn)方法：

1）本務(wù)機(jī)車為HXD1C 機(jī)車（CCBII 或DK-2），補(bǔ)機(jī)車為HXD1C機(jī)車（DK-2）。

2）連接兩車重聯(lián)線、平均管、總風(fēng)管、列車管。

3）試驗(yàn)補(bǔ)機(jī)斷電鑰匙前兩種手柄位置情況下?tīng)恳隣顩r：

（1）補(bǔ)機(jī)車第一種設(shè)置情況：大閘全制動(dòng)位，小閘運(yùn)轉(zhuǎn)位，斷機(jī)車電鑰匙，大閘放重聯(lián)位插上鎖銷，制動(dòng)機(jī)設(shè)置為補(bǔ)機(jī)。本務(wù)機(jī)車進(jìn)行牽引，當(dāng)速度達(dá)到5km/h以上，確認(rèn)本務(wù)機(jī)車顯示屏是否報(bào)“重聯(lián)機(jī)車牽引封鎖”。

（2）補(bǔ)機(jī)車第二種設(shè)置情況：大閘重聯(lián)位插上鎖銷，小閘全制動(dòng)位，斷機(jī)車電鑰匙，制動(dòng)機(jī)設(shè)置為補(bǔ)機(jī)。本務(wù)機(jī)車進(jìn)行牽引，當(dāng)速度達(dá)到5 km/h以上，確認(rèn)本務(wù)機(jī)車顯示屏是否報(bào)“重聯(lián)機(jī)車牽引封鎖”。

試驗(yàn)結(jié)果：第一種情況重聯(lián)機(jī)車觸發(fā)了牽引封鎖，BCU 制動(dòng)控制單元記錄了大閘制動(dòng)位信號(hào)，也記錄了小閘運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)。第二種情況機(jī)車沒(méi)有觸發(fā)牽引封鎖，BCU 制動(dòng)控制單元記錄了大閘重聯(lián)位信號(hào)，也記錄了小閘全制動(dòng)位信號(hào)。

試驗(yàn)結(jié)論：

（1）BCU 制動(dòng)控制單元會(huì)記錄斷電鑰匙前大、小閘位置情況。

（2）大閘制動(dòng)信號(hào)會(huì)導(dǎo)致機(jī)車牽引封鎖，小閘制動(dòng)信號(hào)不會(huì)導(dǎo)致機(jī)車牽引封鎖。

經(jīng)過(guò)一系列的數(shù)據(jù)分析和現(xiàn)場(chǎng)模擬后，終于找到DK-2 型制動(dòng)機(jī)重聯(lián)運(yùn)行牽引封鎖的原因。即，BCU 制動(dòng)控制單元會(huì)保持?jǐn)嚯婅€匙前大閘位置信號(hào)，反饋給CCU 中央控制單元后，引發(fā)空氣制動(dòng)請(qǐng)求條件成立，導(dǎo)致機(jī)車牽引封鎖。

3 對(duì)策

因機(jī)車設(shè)置補(bǔ)機(jī)狀態(tài)時(shí)沒(méi)有硬性規(guī)定必須將大閘放在重聯(lián)位才能斷電鑰匙，而只是規(guī)定機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行時(shí)，大閘必須在重聯(lián)位、小閘在運(yùn)轉(zhuǎn)位，則很容易導(dǎo)致乘務(wù)員誤操作引發(fā)機(jī)車牽引封鎖，所以可采用修改邏輯控制程序的方法來(lái)消除故障隱患。根據(jù)控制原理，可從兩方面來(lái)優(yōu)化機(jī)車控制程序，一是修改CCU中央控制單元中牽引封鎖條件的控制邏輯；二是修改BCU 制動(dòng)控制單元反饋給CCU 閘位的控制邏輯。

3.1 修改CCU中牽引封鎖控制邏輯 當(dāng)前的控制邏輯是若CCU 中央控制單元接收到空氣制動(dòng)施加或多個(gè)制動(dòng)機(jī)投入信號(hào)，則機(jī)車牽引封鎖?，F(xiàn)增加邏輯限制條件，在牽引封鎖條件中串入制動(dòng)機(jī)模式信號(hào)，即CCU 監(jiān)測(cè)制動(dòng)機(jī)控制模式，當(dāng)制動(dòng)機(jī)處于本、單機(jī)時(shí)，若有空氣制動(dòng)施加，則機(jī)車牽引封鎖；當(dāng)制動(dòng)機(jī)處于補(bǔ)機(jī)狀態(tài)時(shí)，雖有空氣制動(dòng)施加，但機(jī)車不會(huì)牽引封鎖。這樣既能保證制動(dòng)機(jī)在本、單機(jī)運(yùn)用時(shí)，CCU 能隨時(shí)監(jiān)控其狀態(tài)，保證機(jī)車不會(huì)帶閘運(yùn)行，又能避免制動(dòng)機(jī)作補(bǔ)機(jī)運(yùn)用時(shí)誤觸發(fā)機(jī)車牽引封鎖。

3.2 修改BCU 反饋給CCU 的控制邏輯 當(dāng)前的控制邏輯是BCU 制動(dòng)控制單元無(wú)條件發(fā)送當(dāng)前閘位信號(hào)給CCU。現(xiàn)增加邏輯限制條件，將原來(lái)BCU制動(dòng)控制單元無(wú)條件發(fā)送當(dāng)前閘位信號(hào)給CCU 修改為：一是若制動(dòng)機(jī)能接收到單端司機(jī)室占用信號(hào)（電鑰匙信號(hào)），即制動(dòng)機(jī)處于本、單機(jī)狀態(tài)時(shí)，則BCU 制動(dòng)控制單元將當(dāng)前閘位發(fā)送給CCU；二是若制動(dòng)機(jī)未收到占用信號(hào)或雙端占用信號(hào)（電鑰匙信號(hào)），即制動(dòng)機(jī)處于補(bǔ)機(jī)或未知狀態(tài)時(shí)，則BCU制動(dòng)控制單元發(fā)送未知閘位給CCU，使CCU牽引封鎖條件不成立。

4 結(jié)束語(yǔ)

具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)DK-2制動(dòng)機(jī)近幾年雖然發(fā)展迅猛，但相比國(guó)外資深的CCBII 制動(dòng)機(jī)、Eurotrol制動(dòng)機(jī)在制造工藝、微機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制方面還是存在一定的差距。我們需要不斷摸索、總結(jié)分析存在問(wèn)題及其原因，不斷優(yōu)化升級(jí)DK-2制動(dòng)機(jī)性能，才能在實(shí)際運(yùn)用中最大程度發(fā)揮其作用，保證行車安全。