双司机室HXN5型内燃机车电阻制动原理及故障处理

摘要：本文主要阐述双司机室HXN5型内燃机车电阻制动的原理和特性，并结合机车试验过程中出现的一些故障，对其故障原因分析及故障处理方案进行总结。

关键词：双司机室；HXN5型内燃机车；电阻制动；故障处理

概述

双司机室HXN5内燃机车是在HXN5型内燃机车的基础上进行改进设计的车型，将原有的单司机室改为双司机室，更便于司机的操作和t望。该机车依然延续了原车型大功率重载模式，轴重25吨，适合我国铁路运行状况。机车电阻制动性能的好坏，直接影响机车的安全行驶，其重要性不可忽略。因此，电阻制动性能的测试及故障的处理显得尤为重要。

1.双司机HXN5型内燃机车电阻制动原理及特性

1.1原理

内燃机车在制动过程中，将原来的驱动轮对的牵引电动机转变为发电机，利用列车的惯性由轮对带动电动机转子旋转而发电，从而产生反转力矩，消耗列车的动能，从而达到产生制动作用的目的。而电机发出的电流通过专门设置的电阻带将能量消耗掉，而电阻带上产生的热量则是由通风机消散到大气中。

简要地说，转子磁场比定子磁场旋转得快，定子上将感应出高于逆变器提供的电压，该电压通过逆变器内部的整流二极管转变为直流电压。这一较高电压逆变器为逆变器内的电子开关器产生偏差，使逆变器关断。这一电压同时也加在直流母线上，亦加在了电阻制动电阻栅上。根据公式：P=E2/R，其中E是逆变器二极管整流电压，而R是制动栅电阻，由列车运动产生的电功率消耗在制动电阻栅上。计算机系统重新计算供给每台牵引电机的频率及电压以便对每个转子施加正确的减速度和转矩，司机可以操作电阻制动手柄的位置来得到所需的电阻制动：制动设定值越高，制动力越大。

1.2 特性

由于双司机室HXN5型内燃机车采用交流电传动装置，其电阻制动原理和特性均与既有交直流电传动内燃机车不同。交直流电传动内燃机车电阻制动特性及其工作范围，受到六方面的限制：牵引电动机最大励磁电流、最小励磁电流、最大制动电流、牵引电动机换向火花、机车最高速度和机车粘着重量。其制动力曲线，在高速区可以接近恒功率曲线；在低速区则只能有1～4个点达到最大制动力，而且机车速度降低到停车，制动力也随之降低到零。交流电传动内燃机车在电阻制动工况，交流牵引电动机在超同步区域内（第二象限）作为交流发电机工作，向直流中间环节供电，提供制动能量。制动电能一部分用于制动电阻通风机电动机供电（50kW），一部分通过制动电阻转化为热量散逸。此时，变流器作为整流器工作，并使电阻制动力实现无级调节。有的交流电传动内燃机车，低速时电阻制动力只能保持到5～10km/h。HXN5型机车的电阻制动性能，则既不受励磁电流的限制，也不受电动机换向的限制，而且低速时的制动力保持352kN的恒定值，并可一直制动机车直至停车。

2.电阻制动故障处理

电阻制动故障处理必须从电阻制动原理上的基础着手，对其控制原理要有一定的了解和认知。双司机室HXN5机车在试验过程中也出现过一些比较复杂的故障，通过原理分析及故障排查，最终解决了故障。下面就电阻制动故障举两个实例，来进一步分析故障产生的原因以及消除故障的处理方法。

2.1 故障现象：双司机室HXN5机车Ⅱ机电阻制动8档失效

故障原因：由于双司机室HNX5机车是由HXN5型内燃机车改进型，将原有的单司机室的副台移到双司机室的Ⅱ机室，因此原来的副台的电气控制线路加长，线电阻增加。而微机识别电阻制动的档位信号，是通过比较滑动电阻盘每个阶段的电压差来判断当前档位，每个档位对应一个压差范围，由于线电阻的增加导致电阻制动8档时压差超出了微机检测的压差范围的下限。因此微机无法识别8档位，无法做出响应，也就无法输出当前扭矩给定值，从而使得电阻制动8档失效。

处理方法：知道了故障原因，便可以针对故障原因进行处理。线电阻的增加由于车型的限制无法改变，但是我们可以通过降低电阻端部的初始电压将8档位时的压差变化控制在微机检测的范围内。在电路设计中，有很多降压的方法，如串电阻降压、电容降压、二极管降压等。由于串电阻降压时存在较高的发热现象，不适合应用于控制回路中。而电容降压又收到负载电流的压制，想用电容降压就必须增加负载，该方法较复杂。所以，利用二极管正向导通0.7V的降压特点来实现该回路的降压要求，具有即简便又安全的优点，不存在发热的隐患。通过实际的试验验证，该方法满足设计要求，Ⅱ机实施电阻制动8档正常，有效的解决了II机8档失效的故障。

2.2 故障现象：实施电阻制动时，从1档位到8档位，各档位之间频繁跳动，而电阻制动功率波动。

故障原因：微机检测各阶段压差异常，经检查司控器电阻盘正常，控制回路线路正常，后检查发现重联电阻R24开路，由于该电阻开路导致回路无法形成压差，微机无法识别，因此在实施电阻制动时，档位手柄从1档到8档地过程中，档位之间频繁跳动，微机扭矩输出信号紊乱，导致功率波动。

处理方法：如该机车是已在段运行机车，考虑到机车运行率，要求快速处理故障，可采用更换备用电阻的方式解决该故障。对于新造机车而言，发生配件质量问题，需重新更换TRP重联电阻集成板。更换后故障消除。

3.结束语

通过以上对双司机室电阻制动及其故障处理方法的介绍，我们了解了双司机室HXN5型内燃机车电阻制动控制装置的工作原理和一些故障的原因及处理方法。同时，也使我们了解到电阻制动在机车上应用的重要性，尤其对于新造机车试验来说，电阻制动性能的把控尤为重要。通过机车试验验证过程中对常见的一些故障的处理进行总结，可以大大提高试验人员对电阻制动工作原理及控制原理的掌握，做到迅速处理故障、解决故障的能力。