曾 真

（廣西鐵路沿海股份有限公司 南寧南機(jī)務(wù)運(yùn)用段，工程師，廣西 南寧 530045）

引言

當(dāng)前鐵路局集團(tuán)公司中大多數(shù)機(jī)務(wù)段在HXD1C型電力機(jī)車整備區(qū)搭建的整備三層作業(yè)平臺(tái)均有25萬千伏電力貫通線，優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)機(jī)車入庫進(jìn)行整備作業(yè)時(shí)，可直接升弓取流進(jìn)入整備臺(tái)位進(jìn)行整備作業(yè)，缺點(diǎn)是作業(yè)人員登頂作業(yè)時(shí)電力貫通線帶高壓，存在勞動(dòng)安全隱患。考慮勞動(dòng)安全隱患因數(shù)，廣西鐵路沿海股份有限公司南寧南機(jī)務(wù)運(yùn)用段南寧南整備作業(yè)區(qū)和防城港整備作業(yè)區(qū)未采用電力貫通線方式，HXD1C型機(jī)車無法直接升弓進(jìn)入整備棚進(jìn)行整備作業(yè)，需要依靠內(nèi)燃機(jī)車調(diào)車擺渡，極大影響機(jī)車整備效率。針對(duì)HXD1C型電力機(jī)車整備作業(yè)現(xiàn)狀，急需設(shè)計(jì)一個(gè)既能降低安全系數(shù)，又不影響機(jī)車整備作業(yè)進(jìn)度的裝置，確保整個(gè)機(jī)車整備作業(yè)安全、高效。

1 無電區(qū)機(jī)車整備作業(yè)現(xiàn)狀

目前整備區(qū)無電力貫通線的整備調(diào)車作業(yè)方式有以下幾種：

①采用內(nèi)然調(diào)車機(jī)是最常用的方式。這種方式存在最大問題是調(diào)車機(jī)需要不停轉(zhuǎn)線作業(yè)，效率低，燃油單耗大，不環(huán)保。

②通過拖線式向機(jī)車提供電壓恒定直流電源，加載至機(jī)車牽引逆變器直流電壓環(huán)節(jié)，通過啟動(dòng)牽引電機(jī)逆變器引車入庫。這種方式需要地面配備專用電源，且大多數(shù)設(shè)備不能兼容直流傳動(dòng)機(jī)車與交流傳動(dòng)機(jī)車的牽引，埋地線長時(shí)間經(jīng)過大電流易產(chǎn)生故障，需要挖地布線或重新焊接，工程量大。

③專用的公鐵兩用牽引車。這種方式缺點(diǎn)是牽引車采購單價(jià)高，保養(yǎng)維護(hù)成本高，要求駕駛?cè)藛T具有較高駕駛技術(shù)，對(duì)周邊環(huán)境條件有要求，一旦進(jìn)入軌道上同樣需要不斷進(jìn)行轉(zhuǎn)線作業(yè)，效率與調(diào)車機(jī)等同，更適用于機(jī)車庫修作業(yè)而不是機(jī)車整備作業(yè)。

2 無電區(qū)自走行裝置結(jié)構(gòu)組成

無電區(qū)自走行裝置安裝在機(jī)車機(jī)械間內(nèi)原工具柜位置，將原工具柜拆除，裝置輸入端連接至蓄電池輸出或充電機(jī)輸出位置，輸出端連接至DC600V 庫用轉(zhuǎn)換開關(guān)切換前端。在開關(guān)導(dǎo)軌上增加兩位速斷開關(guān)作為自走行裝置電源總開關(guān)，電流最大10A，無電區(qū)自走行裝置組成由電源模塊、鋰電池組、升壓模塊、超級(jí)電容模組和輸出模塊組成，如圖1所示。

圖1 裝置與牽引變流器關(guān)系圖

①電源模塊與鋰電池組用A 模塊表示，A 模塊主電路為降壓隔離電路，考慮到機(jī)車充電機(jī)蓄電池功率，A模塊設(shè)計(jì)功率為1kW，長時(shí)間小電流持續(xù)為鋰電池補(bǔ)充能量，保證牽車電量儲(chǔ)備。根據(jù)鋰電池電壓分段，A 模塊充電控制模式分為恒功限流充電和恒壓限流充電。鋰電池是能量密度儲(chǔ)能器件，移車所需能量保存在鋰電池內(nèi)，鋰電池的功能是為超級(jí)電容補(bǔ)充能量，提供維持機(jī)車運(yùn)行的能量。鋰電池過壓、過溫保護(hù)在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)監(jiān)控，如有故障，系統(tǒng)能做出相應(yīng)的故障響應(yīng)。

②升壓模塊與超級(jí)電容組用B 模塊表示，B 模塊為升壓電路，設(shè)計(jì)功率為6kW，因機(jī)車牽車動(dòng)作逆變器特性，對(duì)B 模塊過載能力和控制有所要求。根據(jù)電壓分段，充電控制模式分為恒流充電和恒壓充電，采用間歇性工作制，超級(jí)電容放電時(shí)能量釋放能力強(qiáng)，用于提供機(jī)車啟動(dòng)能量。超級(jí)電容過壓、過溫保護(hù)在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)監(jiān)控，如有故障，系統(tǒng)能做出相應(yīng)的故障響應(yīng)。

③C 模塊為輸出模塊，設(shè)計(jì)功率值為12kW，過載能力達(dá)到45kW，直接與牽引逆變器相連，運(yùn)行工況為無電區(qū)域，僅在無電區(qū)牽車啟動(dòng)時(shí)短時(shí)間工作。完成一次牽車作業(yè)，超級(jí)電容和鋰電池儲(chǔ)存能量如消耗過大，裝置由機(jī)車110V或其他列車控制電壓重新充電，直到滿足牽車能量需求，方可啟動(dòng)?？紤]到冗余，超級(jí)電容和鋰電池設(shè)計(jì)滿足兩次或兩次以上100m、單次機(jī)車牽行300m 或機(jī)車重聯(lián)運(yùn)行一次100m的能量。

無電區(qū)自走型裝置就是當(dāng)HXD1C 型機(jī)車上庫用開關(guān)轉(zhuǎn)至庫用位時(shí)，通過主牽引變流器中間直流環(huán)節(jié)接通車身上的一個(gè)600V插座，為牽引變流器提供車載600V電源，驅(qū)動(dòng)牽引電機(jī)M走行使得機(jī)車能移動(dòng)進(jìn)出整備場(chǎng)。

3 無電區(qū)自走行裝置操作與保養(yǎng)

3.1 基本操作如圖2所示，在裝置上有一個(gè)觸摸屏，顯示各種信息。主界面提供裝置狀態(tài)基本信息，左側(cè)數(shù)字顯示C 模塊輸出電壓值，電機(jī)動(dòng)畫顯示C模塊是否處于移車模式，輸入電壓顯示電池電壓，輸入電流顯示電池充電電流，輸出電壓顯示C 模塊輸出電壓，輸入電流C 模塊輸出電流。中間橫條框顯示最近故障信息，無故障時(shí)顯示“非操作人員請(qǐng)勿觸碰顯示屏”，通訊連接指示燈顯示各模塊與觸摸屏是否進(jìn)行通訊連接，運(yùn)行狀態(tài)指示燈顯示各模塊運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行時(shí)為淺綠色，故障時(shí)為紅色。電池標(biāo)志顯示鈦酸鋰電池剩余電量，“移車”、“停止”按鈕可實(shí)現(xiàn)裝置移車狀態(tài)啟停操作。

圖2 裝置觸摸屏主界面

3.1.1 準(zhǔn)備條件

①自走行裝置已儲(chǔ)存不低于70%電量，滿足牽車能量條件。

②機(jī)車滿足制動(dòng)所需氣壓條件（大于750KPa）或外部具備機(jī)車制動(dòng)條件。

③主斷斷開，禁止升弓。

3.1.2 移車操作 切換600V庫用開關(guān)，將自走行裝置輸出連接600V庫用開關(guān)切換至庫用位，啟用牽引電機(jī)風(fēng)機(jī)將牽引風(fēng)機(jī)開關(guān)5 閉合，其它牽引風(fēng)機(jī)開關(guān)均斷開。啟動(dòng)無電區(qū)自走行裝置進(jìn)入牽車準(zhǔn)備階段，輸出600V給牽引逆變器中間電壓充電，約10秒達(dá)到600V，將機(jī)車模式轉(zhuǎn)換開關(guān)從正常模式切換至庫內(nèi)動(dòng)車模式，檢查牽引逆變器中間電壓在司機(jī)屏幕上顯示主變流器中間直流電壓有一個(gè)升至600V左右。按照正常機(jī)車工作程序操作緩解制動(dòng)，操縱機(jī)車手柄進(jìn)行移車動(dòng)作即可進(jìn)行移車（注意：庫內(nèi)限速為5km/h，注意不要超速工作，否則牽引逆變器會(huì)轉(zhuǎn)到保護(hù)模式，顯示無電流并進(jìn)行制動(dòng)）。移車完畢后按照正常機(jī)車工作程序操作機(jī)車制動(dòng)，點(diǎn)擊無電區(qū)自走行裝置用戶界面“停止”按鍵，停止輸出600V，斷開無電區(qū)自走行裝置輸入端連接110V 開關(guān)，恢復(fù)其他開關(guān)至正常位，微機(jī)顯示屏顯示信息“正常運(yùn)行”。

3.2 日常保養(yǎng)要求

按照HXD1C機(jī)車檢修修程，執(zhí)行機(jī)車設(shè)備檢修保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，注意無電區(qū)自走行裝置在斷開輸入輸出開關(guān)連接后，鋰電池、超級(jí)電容仍有高壓，檢修時(shí)需做好防護(hù)，佩戴絕緣手套。日常維護(hù)檢查裝置表面有無臟物，檢查標(biāo)識(shí)、銘牌有無破損現(xiàn)象，檢查裝置B、C模塊螺絲是否緊固，有無異常振動(dòng)、聲響、氣味，風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。配件損壞時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按原型號(hào)更換，不得擅自用其它器件替代，在更換電池電容部分時(shí)，器件帶電，需做好防護(hù)，佩戴絕緣手套，同時(shí)對(duì)拆卸掉的導(dǎo)線進(jìn)行防護(hù)，避免與外殼或其他器件接觸放電。

4 結(jié)論

通過加裝無電區(qū)自走行裝置后，南寧南機(jī)務(wù)運(yùn)用段25臺(tái)HXD1C型機(jī)車在南寧南和防城港整備點(diǎn)平均整備一臺(tái)優(yōu)化調(diào)車作業(yè)時(shí)長約20分鐘，提升整備作業(yè)效率20%，消除庫內(nèi)登頂作業(yè)電擊隱患，為運(yùn)輸生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的機(jī)力保證。