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HXD3CA型电力机车撒砂装置故障研讨摘要：本文主要通过对HXD3CA型的电力机车散单装置进行研究分析了其基本结构以及相应的工作原理，集合机车运行过程当中的环境对撒砂装置的常见问题进行了相应的分析，并找出了判断的方法，结合所出现的问题，提出了相应的解决措施，希望可以为行车安全提供一定的帮助。
关键词：电力机车；机砂；撒砂装置；故障；措施一、撒砂装置结构及工作原理1.机车撒砂装置结构机车撒砂装置主要是由进风接口、阀体等11个部件组合而成的，具体的结构形式如下图所示：2.撒砂装置工作原理撒砂装置的工作原理是指将压缩之后的空气通过相应的办法让其进入到进风管之后，通过在重力压差式撒阀的作用之下，将空气送入到相应的砂箱之内，连同空气一起吹入到相应的撒砂管之后将其扬出，将其吹落到相应的钢轨之上。
拿某一型号的撒砂阀作为研究实例，JFSSF—1是一种重力压差兼容式的撒砂阀，气压在将砂子扬起来之后，通过砂子自身的重力撒出去，具体的情况如下图所示。
汽车当中的风压从图六的位置吹出来之后，将从1处的进砂口内的砂子扬起来，扬起来的所有砂子会通过相应的力的作用，落入到2的出砂口当中，砂子凭借着自身的重力，从五号出口的出砂口当中撒出去，落入到相应的钢轨与相应的轮对之间。
二、常见故障分析1.撒砂装置问题第一，拆下的撒砂器进入风管接头，检查是否有压缩空气或者是压力大小等相关的问题，若无压缩的空气，则需要检查空气管道中的线路以及各个管路，排除相应的故障检查故障发生的位置；第二，需要对砂箱的密封性进行检查，看其是否处于较好的状态，如果有泄露的情况，必须要及时的对相应的位置进行检修；第三，将拆下来的砂管与撒砂器连接接头，给出相应的工作信号，检查撒砂器是否出现相应的问题，撒砂器的出口是否有漏砂的问题存在，则可通过这一情况，判断砂管的部分是否出现了相应的问题；第四，如果出现了不出砂的情况，则可以确定是撒砂器的相应位置或者是工作过程中的某一环节出现了相应的故障，需要把放砂堵拆下来，之后关闭进砂，防止有砂子流出，通过使用专业的设备、仪器以及相应的专业扳手对各个位置进行检查，检查整个装置是否出现了相应的问题，对风嘴开展相应的疏通工作，如果在检查过程当中发现风嘴这一部件出现非常严重的磨损问题时，也要及时的对其进行更换，第五，如果开展各项检查工作时发现风嘴并没有出现堵塞或者是相应的磨损状况时，可以将撒杀阀拆下之后对砂箱当中的物质进行检查，检查是否有杂物或者是小石子，查看其是否将砂口的位置堵住了，致使砂子无法流到相应的位置。
电力机车撒砂装置的工作原理及常见故障分析摘要：机车在运行过程中，通过撒砂提高黏着系数以防止空转与打滑。
本文介绍了撒砂装置的组成与工作原理，并对两种常用的撒砂器进行对比。
最后对撒砂装置常见的故障进行分析并提出解决办法。
关键词：机车；撒砂；防空转铁路运输的快速发展对机务系统行车安全提出了更高的要求。
机车作为行车运输的主要移动设备，不但要防止自身的行车安全事故，而且也要有效预防其他相关的行车设备带来的安全隐患。
机车撒砂的目的在于改善轮轨接触面的状态，提高黏着力。
钢轨与车轮的表面状态对黏着系数的影响很大，在雨、雾、雪、冻的气候条件下行车，轮轨黏着系数会降低20%~30%；当轮轨上粘有油污时，对轮轨间的黏着状态更为不利。
在这种状况下，良好的撒砂会使黏着系数达到0.22~0.25，能有效防止空转或打滑。
1 撒砂装置的组成撒砂装置主要由砂箱、撒砂器、空气管路与撒砂软管等组成。
每台转向架配备有四套撒砂装置。
分别安装在每个转向架前、后轮对两侧，分别实现两个行进方向的撒砂。
以三轴转向架为例，砂箱、空气管路及撒砂器的安装如图1所示：图1 撒砂装置安装示意图1—砂箱；2—撒砂器；3—空气管路；4—橡胶软管1.1 撒砂器常见的撒砂器有两种，在HXD1C、HXD1B与铁道部新八轴配备的是1.1.1所述的多功能撒砂器，而神华交流车配备的撒砂器是1.1.2所述的撒砂阀。
二者构造不同，但原理类似。
1.1.1 多功能撒砂器图2 TSQ1多功能撒砂器结构示意图注：P1—干燥风进风口 P2—撒砂风进风口工作原理：TQS1多功能撒砂器属完全气动撒砂装置。
通过P1和P2两个供风口分别向撒砂器提供干燥风与撒砂风，风经过加热层加热后，透过透风层吹动砂箱里的砂子。
出砂管通过撒砂软管与外界相通，因为气压差绝大部分风量通过导风盖经出砂管排出实现撒砂。
1.1.2 撒砂阀图3 撒砂阀撒砂阀与砂箱相连，机砂从进砂口进入撒砂阀腔体内。
撒砂气流进入撒砂阀后分为两部分，分别通过风咀A与风咀B喷出。
LK-HXD1新型重力式撒砂器的分析及改进摘要：LK-HXD1新型重力式撒砂器精准地控制撒砂量，节省砂子浪费，也减免了撒砂过多对轨道电路的影响，避免砂子板结固化等，提高机车安全质量与运用效率。
同时研制的该型撒砂器是一套控制机车非必要用砂的装置，可以节省烤砂、上砂、清扫及管路淤积的费用，减少乘务员、整备及相关人员工作量，也解决机车运用管理人员在日常运用管理中因撒砂产生的交接扯皮、雨季缺砂引起的空转运缓等问题，实现我段机车节能降耗工作的需要。
也确保列车运行的安全生产和节支增效。
关键字：机车撒砂器；改造；故障率；节能降耗。
一、引言随着铁路改革和铁路提速的不断深入，机车交路的加长，机车整备周期和乘务员交接次数的增加，机车牵引、制动性能良好成为安全的核心。
机车撒砂器质量的优劣，严重地影响者机车高速紧急制动、机车空转及列车启动控制。
新八轴HXD2型电力机车自投入运用以来，不断发生机车撒砂器不下砂及撒砂器体裂损活项，严重影响机车运用质量及检修整备进度。
通过对整备及库内检修机车撒砂器进行了多次试验和分解检查，发现新八轴HXD2型机车撒砂器存在以下问题：撒砂器丝根壁薄断裂造成撒砂堵脱落，且撒砂接头有铸造镂空现象；堵塞故障发生频繁，撒砂阀的检修频率高，人力资源成本高，直接影响机车检修生产效率，成为制约机车检修效率，缩短机车检修停时的瓶颈问题。
而且改型撒砂器撒砂量调节难以掌握，各撒砂量不均匀；对砂子的品质要求高，大量的石英砂使机车整备用砂成本高，同时造成机车走行部部件脱落隐患。
二、问题的分析及改造效果针对新八轴HXD2型机车现装撒砂器诸多缺陷问题，项目组通过对目前各型撒砂器的广泛调研，发现以铸钢建模技术增强撒砂器螺纹根部强度，并借鉴应用地铁机车撒砂器耐低温硅橡胶防寒套和节流阀材料气流技术，改造了新八轴HXD2型机车撒砂器，通过目前试验情况来看获得了满意的效果。
能精准地控制撒砂量，节省砂子浪费，也减免了撒砂过多对轨道电路的影响；避免砂子板结固化等，提高机车安全质量与运用效率。
HXD3型机车不撒砂问题分析及解决措施1.HXD3型机车撒砂装置结构原理1.1撒砂装置图示A 计量气流B 排出气流C 砂箱D 砂箱盖E 砂流 H 筒形加热器 dB 阻气门 (排除空气-可选) dS 阻气门(提供用于撒砂的空气) dT 阻气门(提供用于干燥的空气) hmax 最大可接受水平 hmin 最小可接受水平 S 提供用于撒砂的空气端口 T 提供用于干燥的空气端口 R 撒砂出口1.2砂阀结构图1 排出室 3 排出软管 4 管夹 5 排出筒 6 砂室 8 烧结板 14 螺旋塞 (可选) 17 干燥气阻气门 (dT) 24 压紧螺钉 26 机壳 27 撒砂阻气门 (dS) 28 过滤器 34 铭牌40 管 41 筒形加热器 S 提供用于撒砂的空气口 T 提供用于干燥的空气口1.3撒砂原理压缩空气由端口（S）进入。
阻气门dS（27）调节从底部通过烧结板（8）进入砂箱（C）的空气。
在砂箱（C）中，供给的空气被分为两股：计量的气流（A）和排出的气流（B），计量的气流流入砂室（6）并将砂子推向撒砂出口（R），排出的气流流经砂箱中的砂子使它们松散，通过排出室（1）、排出筒（3）、排出阻气门（dB）回到机壳，两股气流在机壳中重新汇合并且流向撒砂出口（R）。
1.4辅助撒砂功能HXD3型机车撒砂装置还有两个辅助撒砂功能，一是安装了筒加热器（41），天气潮湿时，打开交流撒砂加热开关，筒加热器给烧结板加热，防止烧结板上面的砂子潮湿板结；二是设计有干燥风源，天气潮湿时，打开直流撒砂加热开关，加热后的压缩空气从干燥气阻气门dT（17）流经烧结板，干燥砂箱内的砂子，防止砂箱内砂子板结并疏松砂子。
此时，砂箱内的压缩空气压力增大，撒出的砂子的砂量相应增加。
2.HXD3型机车撒砂管不撒砂的问题分析2.1影响HXD3型机车撒砂质量的因素分析HXD3型机车撒砂装置的结构原理，影响HXD3型机车撒砂量的关键在于机壳上阻气门dS的孔径、烧结板的透气性、砂室的状态、砂箱盖的密封、所用砂子的质量。
一、关于撒砂方法的研讨雨季来临，近期在行车中发现，当HX机车发生空转时，司机采用连续撒砂方式并不能有效的抑制机车轮对空转，而使机车牵引力不断地自动减载，最后机车因牵引力不足而被迫停车。
针对此类问题，我车间近期组织教育、运用和监控分析等专职进行了针对性地各类试验，以期试验出在天气不良时最佳的操纵办法来可靠、有效地发挥机车牵引力。
试验内容一：撒砂方式的试验。
在列车运行途中，当雨雪天气或其他情况线路条件不良而机车产生空转时，司机采用持续撒砂方式时，出现撒砂初期机车空转得到有效抑制，机车牵引力得以较好的发挥；但在持续撒砂之后，发现机车牵引力再次发生减载现象，列车运行速度仍然开始下降，说明持续撒砂并不能持续有效地抑制机车轮对的空转现象，而是在撒砂初期的短暂时间段有效。
当机车在禁止状态时，采用连续撒砂方式撒砂，发现机车大部分砂管均不能连续性下砂，而是在初次下砂持续10秒之后，就会出现撒砂间断，间断撒砂之后再次下砂，再次下砂之后仍然出现中断下砂的情况。
在实际试验过程中发现，撒砂中断的时间长短不同，有10秒、20秒、30秒等不同时段的中断。
在试验时还发现有部分机车存在初次下砂之后就停止下砂不出砂情况，等于机车丧失了撒砂和粘着功能。
而对于雨天行驶的满吨列车，如果出现此类现象那么坡停是一个必然结果。
此时，我们让司机改变原有的持续撒砂，改为持续踩踏并间歇充风式撒砂。
分别采用间断1秒、3秒、5秒、10秒的时间，再次进行了撒砂试验。
因为机车下砂系统的性能所限，在司机踩下撒砂阀时大概需要3秒左右的时间机车砂管才能出砂，在前期的试验中发现机车撒砂的连续时间大概为10秒左右，所以暂定间断撒砂方法的连续撒砂时间为10秒。
而当采用撒砂间隔时间为1秒的时候，发现机车依然存在下砂中断或终止下砂的现象。
随后又采用间断3秒、5秒、10秒的撒砂时间分别进行了试验。
在多次的试验过程中发现，在采用撒砂时间为10秒，间隔为3秒的撒砂方式，机车可以较好的实现撒砂性能。
浅谈动车组撒砂制动系统作者：刘世鸿王双华来源：《中国科技博览》2018年第13期[摘要]撒砂制动系统是动组制动系统的重要组成部分，广泛应用于国内外动车组及电力机车上。
在恶劣条件下，通过撒砂装置改善轮轨接触面的工作环境，可有效防止轮轨间的相对滑动，提高运行品质。
本文主要对撒砂制动原理、系统部件组成、工作原理及型式试验方面对撒砂制动系统进行了介绍。
[关键词]撒砂系统；制动系统；动车组中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）13-0326-021 撒砂制动原理及应用制动是列车运行的主要也是最重要的工况之一，由于动车组运行速度的提高，轮轨间粘着系数随着制动初速度的增加而下降[1]。
当动车组制动过程中遇到轨面存在雨雪、油脂等杂物时，轮轨间的粘着系数降低，造成车辆滑行及车轮与钢轨的擦伤。
撒砂制动是通过向车轮踏面与轨面之间喷撒干燥石英砂，将被压碎的颗粒镶嵌进入轮轨接触面内，提高轮轨间粘着系数，减少车轮滑行的制动方式，以其在恶劣工况下的可靠性，广泛运用在国内外高速动车组上。
陈亚等人对对国内外撒砂系统的研究现状的调查总结，分析了目前机车车辆轮轨黏着的研究现状[2]。
申鹏等人通过在JD.1型轮轨模拟试验机上进行试验表明，在水介质工况下撒细砂可使轮轨粘着系数增加50%左右，撒粗砂可使轮轨粘着系数增加65%左右[3]。
撒砂制动系统广泛运用在国内外动车组上。
日本新干线500系、700系、800系、E5采用踏面清扫及喷洒陶瓷粒子的方式进行增粘。
欧洲ICE及TGV动车组均采用撒砂方式进行增粘，AGV-V150采用喷射陶瓷粒子用于增粘。
在国内，CRH3C、CRH380B（L）、CRH5、CRH380D型动车组均设置有撒砂装置。
CRH2/CRH380A型动车组在保留踏面清扫及现有防滑控制模式基础上加装撒砂装置。
综合轮轨粘着，牵引空转、对称布置以及轴重的影响及满足制动力要求下，对撒砂装置进行布置。
不同速度等级动车组撒砂装置对比分析
作者：张冬冬陈磊陈玄圣王振宏
来源：《中国高新科技·下半月》2017年第01期
摘要：动车组具有较高的运行速度，如遇轨面湿滑易发生空转滑行。
动车组速度越高，轮轨黏着越差，不同速度等级动车组对于撒砂功能的需求不同。
文章选取两种速度等级的动车组，对其撒砂装置功能原理进行了分析，为动车组撒砂装置的设计提供了指导。
关键词：动车组；撒砂装置；运营速度文献标识码：A
中图分类号：U270 文章编号：2096-4137（2017）02-087-03 DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2017.02.29
动车组在高速运行中，由于黏着系数过低，车辆产生空转或滑行，除了使运营安全性降低和能量浪费外，还会使车轮和轨道磨耗量增加。
通过撒砂装置向轮轨接触面撒砂，增加轮轨表面的粗糙度，从而改善黏着，提高动车组运营品质。
列车的运营速度也是黏着系数的影响因素之一，动车组的速度等级不同，对撒砂功能需求也不相同。
现以160km/h速度等级的城际动车组和300km/h速度等级的高速干线动车组为例，对其撒砂装置的功能原理进行阐述。
1 城际动车组撒砂装置
城际动车组在MC01和MC08两个头车的第一根轴设有撒砂装置，如图1所示：
1.1 撒砂装置结构组成
城际动车组由于其快启快停、经济舒适的市场定位，撒砂装置往往独立于制动控制装置，单独设立。
撒砂装置主要由两部分组成：撒砂控制模块和撒砂单元。
撒砂控制模块安装在司机室车上柜体内，控制撒砂动作，如图2所示。
撒砂单元布置于车下，由车辆提供的DC 110V 电源驱动，受撒砂模块控制，执行撒砂动作。
撒砂量与撒砂时间成正比。
撒砂单元主要由砂箱、撒砂加热器及管路附件等组成，如图3所示。
撒砂单元为气动压差式，流量很大的撒砂气流从撒砂进风口进入，通过砂箱底板进入砂箱，此时砂箱内干燥的砂子会在气流的吹动下翻腾，翻腾的砂子和大量的气流一起通过撒砂口流出，通过出砂口进入加热箱再撒向钢轨。
砂箱干燥过程中，干燥时流量很小的气流从干燥进风口通过砂箱底板进入砂箱，气流缓慢穿过砂粒，最后从排气口排出。
此时砂箱内的砂子不会翻腾，所以不会有砂粒撒出。
在排气口
的底部有一个气堵，通过气堵可以调整撒砂过程中通过撒砂口和排气口的气流大小，来调节撒砂量的大小。
1.2 撒砂装置控制原理
撒砂控制气路工作原理如图4所示，基于列车控制层面，撒砂动作由列车中央控制单元（以下简称CCU）控制完成。
由于城际动车组基于硬线控制为主，撒砂动作相应采取硬线指令控制。
由于速度等级较低，动车组采用手动撒砂控制，未设置自动撒砂功能。
启动司机台撒砂按钮，撒砂指令信号通过输入输出采集模块进入CCU，由CCU发出硬线指令控制占用端头车撒砂电磁阀动作，经减压阀（设定值5bar）的压力空气通往撒砂单元，实现撒砂。
同时CCU控制干燥电磁阀动作，用于控制通向撒砂单元的干燥空气。
撒砂模块隔离塞门带有一个手柄，通过操作手柄可以将撒砂控制装置的控制气路切断并将隔离塞门以下气路中的空气排空。
隔离塞门内部设有微动开关，列车监控系统（以下简称TCMS）通过隔离塞门的微动开关监控撒砂控制装置的状态。
为防止外温较低，撒砂装置冻结停止工作，撒砂装置设置低温加热装置。
当低于一定温度时，CCU通过硬线指令控制撒砂伴热投入工作。
伴热的电源为交流230V。
施加额定电压时，撒砂加热管加热至运行温度。
加热箱中的加热电偶根据外部条件由CCU控制，低于7℃开始工作，高于15℃停止工作。
温度由CCU从车辆的温度传感器采集，从而控制加热棒工作，实现撒砂加热功能。
2 高速动车组撒砂装置
干线高速动车组为8辆编组的动力分散式电动车组，最高运营速度可达300km/h。
为满足高速运行所需黏着力，在端车的1轴和中间车的1轴和4轴均设有撒砂装置，具体配置如图5所示。
2.1 撒砂装置组成
撒砂装置主要由砂箱、辅助控制单元、砂量指示器、撒砂设备、撒砂加热管等组成，如图6所示。
撒砂设备同样基于压差式，辅助控制单元控制撒砂设备实现撒砂动作。
当撒砂电磁阀激活时，系统将压缩空气充入连接的撒砂设备，使成比例数量的砂通过砂管输送到铁轨。
砂的数量可以通过砂量指示器中的阻气阀进行调节，并通过供气压力的大小进行调节。
撒砂器根据压力原理进行工作，砂箱需要采用带有降压保护作用的专用罩关闭密封。
2.2 撒砂装置控制原理
制动系统撒砂装置气路原理图（F06），如图7所示：
由于列车速度不同，轮轨黏着力不同，导致的空转滑行程度不同。
为保证高速动车组全速段内的黏着系统可控，设置高低压撒砂功能。
BCU可根据速度大小激活相应的电磁阀，自动调节砂箱内的压差，保证适量的砂子被撒到轮轨接触的部位，达到最优的增粘效果，有效防止轮对擦伤，保证列车的安全运行。
高速动车组采用网络控制，撒砂动作的实施也基于网络指令的传输。
撒砂控制过程可分为如下三个部分：信号的产生、信号的分配和执行部分。
如图8所示。
撒砂模块集成于制动控制单元（以下简称BCU）模块中，由司机台上撒砂扳钮实现前进/全列方向撒砂。
其控制方案为：当司机按“撒砂”按钮前进位，产生的信号由BCU读取。
由BCU控制总风管压力经由速度控制电磁阀流入砂箱底部的撒砂设备，完成前进方向撒砂动作。
高速位时，扳动扳钮至后退位，CCU检测列车行驶方向，通过车辆总线“MVB”和列车总线“WTB”将网络指令控制信号相应地传递到本地本车气动控制单元BCU，完成全列撒砂动作。
除了撒砂的信号外，干燥砂子的信号也将由BCU分配给干燥电磁阀。
撒砂管装有撒砂管加热器，以防止在零下温度时由于雪或结冰堵塞砂管。
当环境温度低于5℃时，由CCU通过输入输出模块控制激活电加热功能。
由于高速动车组运营速度快，为了优化砂子的分配量，高速时的砂分配装置的加压压力比低速时的更大。
这通过BCU从两个阶段进行控制，以速度为基础激活相应的高、低速电磁阀（F06.07）、（F06.06）。
列车速度高于160km/h时，高速撒砂电磁阀得电，撒砂装置施加630kPa的压缩空气；若列车速度低于160km/h时，低速撒砂电磁阀得电，撒砂装置施加
270kPa的压缩空气。
为及时改善轮轨黏着，消除运行的不利因素，高速动车组设置自动撒砂功能。
制动工况下，BCU检测出列车处于严重滑行时进行撒砂请求。
CCU汇总全列的自动撒砂请求，并与后向撒砂开关指令合并后，通过MVB发给BCU。
由BCU控制本车输出前进方向自动撒砂。
3 结语
两种不同速度等级的动车组均采用气动压差式撒砂装置，与传统重力撒砂装置相比，其下砂量控制精准、故障率低。
两种撒砂系统均具有撒砂干燥和控制砂管加热功能。
两种速度等级动车组的撒砂装置，基于整车设计输入及成本控制，功能执行上有所不同，但均可以满足动车组的轮轨黏着改善
需求。
160公里速度等级的城际动车组撒砂控制装置，采用独立模块设计，由CCU采集相关信息进行控制诊断。
由于速度等级相对较低，只设置前进方向撒砂功能，未进行分级控制。
撒砂、加热功能均由CCU控制并通过硬线指令执行。
300公里速度等级的高速干线动车组撒砂控制装置，集成于制动控制模块，由BCU直接进行数据采集。
针对高速运行工况下黏着改善需求，设置高/低速分阶撒砂功能，全列/前进方向分级撒砂功能和自动撒砂功能。
基于整车网络控制为主，撒砂、换向及加热动作均由网络指令控制执行。
参考文献
[1] 李邦国，孙栋栋，孙正军，张宝.和谐号动车组撒沙
装置及控制[J].铁道机车车辆，2011，（31）.
[2] 申鹏，王文健，张鸿斐，等.撒砂对轮轨黏着特性的
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[3] 胡准庆.动车组制动系统[M].北京：北京交通大学
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[4] 李芾，安琪，王华.动车组概论[M].成都：西南交
大出版社，2008.
（责任编辑：陈代保）。
