HXD1型机车制动系统故障诊断研究

1引言

随着我国经济的发展，国家对交通轨道运输的要求越来

越高，这种情况之下，国家加大了对重载铁路运输业的支持力

度，HXD1型机车就是在此情况之下应运而生，其具有运输成

本低、效率高等特点，从而被广泛应用于世界各国。然而在列

车的运行过程中，经常会因为紧急制动而引起列车的安全事

故，造成严重的后果。因此，这就需要有关的科研人员对HXD1

型机车的制动系统进行故障诊断，及时发现问题并解决问题，

保障列车运行的安全、稳定。

2HXD1型机车制动系统原理分析

HXD1型机车的制动系统和其牵引系统的概念是一样的，

其都是HXD1型机车控制系统中的一个执行系统，两者的不

同之处在于：制动系统的主要作用就是控制列车减速，而牵引

系统的功能正好和其相反。HXD1型机车的制动系统作为一个

完整的执行系统，具有自己的工作原理，具体内容如下：通过

指令R来对列车进行气动控制，这个过程中主要是由列车管

内的压力变化情况来确定的，一般情况下，列车管内的压力增

加，表示的是制动；列车管内的压力减弱，表示的是缓解。列车

管内的压力变化情况通常是由空气压力P1通过气动控制生产

来驱动。而HXD1型机车的制动装置一般采用的是摩擦制动，其具体的工作原理就是将空气压力P1转化成摩擦力K[1]。而这

个环节中的摩擦系数随着列车速度的变化在变化，所以其传

递函数G2（s）是在不断变化的。最后摩擦系数K通过轮轨关系

变成制动力F。至此，整个HXD1型机车的制动工作原理已完

结，其工作原理图如图1所示。指令RP1摩擦力K制动力F气动控制空气制动执行轮轨关系

图1空气制动系统原理

根据制动原理，其传递函数表示为：G（s）=F（s）·R（s）G1（s）G2（s）G3（s）

在上述式子中，G1、G2、G3分别是气动控制环节、控制制动

执行环节、轮轨关系环节的传递函数。

3HXD1型机车制动系统故障特性分析

3.1HXD1型机车的部件较多，故障的结构层次繁杂HXD1型机车的制动系统是按照树形结构的形式，对机车

各个零部件进行控制的，这种情况下就会导致一旦某一个子

系统或者是单个零部件出现故障，整个的制动系统就会处于

瘫痪的境地，影响巨大。针对HXD1型机车制动系统的这种故

障特性，有关专家和学者建立了层次针对模型，提高了故障诊

断的效率。3.2监测参数多，诊断方法多HXD1型机车制动系统中的零部件众多，各个零部件之间

的物理性能不同，因此在对其故障进行诊断的过程中需要监

测的参数就很多，导致诊断的方法众多。因此，在对HXD1型HXD1型机车制动系统故障诊断研究

ResearchontheFaultDiagnosisofHXD1LocomotiveBrakingSystem

王喜红

（大秦铁路股份有限公司湖东电力机务段，山西大同037300）WANGXi-hong(DaqinRailwayLimitedLiabilityCompanyHudongElectricLocomotiveDepot,Datong037300,China)

揖摘要铱在HXD1型机车的结构中，制动系统是其主要的设备，该系统的稳定性直接决定了机车能否安全运行。论文就是在此背

景之下，对HXD1型机车制动系统中存在的故障诊断进行了研究，以期提高机车运行的安全性。揖Abstract铱InthestructureofHXD1locomotive,thebrakingsystemisthemainequipment,

andthestabilityofthesystemdirectlydetermines

whetherthelocomotivecanrunsafely.Underthisbackground,thefaultdiagnosisofthebrakingsysteminHXD1locomotiveisstudiedinthispaper,inordertoimprovethesafetyoflocomotiveoperation.揖关键词铱HXD1型机车；制动系统；故障诊断揖Keywords铱HXD1locomotives;brakingsystems;faultdiagnosis

【中图分类号】U264.91【文献标志码】A【文章编号】1673-1069（2017）09-0161-02

【作者简介】王喜红（1989-），男，山西临汾人，助理工程师，从事机车质量管理研究。ApplicationandPracticeofNewTechnology新技术应用与实践

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机车制动系统的故障进行诊断的过程中，需要采用多种方法

对信号进行收集和分析，进而保证诊断精确性。3.3诊断参数具有时变性HXD1型机车制动系统中的部分参数会随着列车速度的

变化而变化，部门参数也会随着列车运行时间的变化而变化，

这对有关专家提取有效参数信息具有极其不利的影响。针对HXD1型机车制动系统故障的这一特性，就需要有关的专家在

进行故障诊断的时候，采取不同时间段使用不同诊断方法，并

在一定的范围内，观察参数的变化规律，从而更好地把握制动

系统的运行状态，为故障诊断打好基础[2]。4HXD1型机车制动系统故障诊断的难点及

整体方案

4.1故障诊断难点分析

4.1.1制动系统的传感器等软故障诊断问题

在HXD1型机车制动系统的故障诊断过程中，软故障中

的传感器故障是诊断的一个难点。在很多的机车故障中，我们

发现传感器故障出现的次数最多，最让工作人员头疼的是，我

们不能够第一时间知道具体是哪一个部位发生了故障，而且

情节严重的情况下，还会导致列车出现翻车事故。

4.1.2制动系统分布式监控诊断系统的动态配置实现问题HXD1型机车制动系统是一个实时动态的阶段性运行过

程，其在制动的过程中涉及的参数很多，各部件之间关系繁

杂。加上在HXD1型机车运行的过程中，其制动系统是根据操

作人员的指令采用不同的工作模式，使得各个模块之间的关

系发生了很大变化，不利于诊断。4.2HXD1型机车制动系统的故障监测诊断整体方

案

有关人员在对HXD1型机车制动系统的故障进行诊断的

过程中，首先需要收集制动系统中的各种参数以及信号，并通

过计算机技术对其进行整理分析，建立有效的数字模型来对

制动系统进行诊断。

在具体故障诊断过程中，对于具有固定关系的模块之间

的诊断，可以采用专家知识法，通过科学合理地建立知识库来

实现监控的功能。在这个过程中，不需要数字模型的分析，就

可以推理出我们想要的结果。而对于HXD1型机车制动软故障中一些诊断困难的部分，需要有关人员建立精准的数字模

型，根据数字分析结果，诊断出故障出现的原因和位置，实现

精准故障诊断。不同的故障有不同的诊断方法，下面是对故障

诊断方法的总结，见表1。

5对HXD1型机车制动系统的日常检查

首先，乘务员在接班时，需开机确认好机车制动系统的状

况，若是在开机自检的过程中出现了异常，应即刻通知检修人

员予以相应的处理措施；其次，机车到站时，乘务员应在站停

超过4分钟的条件下，下车向有关部分汇报，由检修人员对其

进行查看；最后，当机车在制动的过程中出现任何的异常情

况，都要立即向有关人员进行汇报，停车，进行故障诊断。

6结语

综上所述，本文首先从HXD1型机车的制动系统特点以

及工作原理入手，然后分析了HXD1型机车故障诊断的特性，

最后研究了HXD1型机车制动系统故障诊断中的难点，并提

出了故障诊断的方案，对于提高HXD1型机车制动系统故障

诊断的效率具有十分重要的作用。【参考文献】

【1】詹永丰,王德铎.HXD1型机车制动系统故障整体方案的研究[J].甘肃科技,2013,29(11):41-44+102.诊断方法制动系统的故障类型优点缺点

基于定性模型的方法安全回路，惩罚回路，804回路，司控指令回路定性模型因果关系明确，诊断精确通用性差，必须针对某一具体对应对象

专家系统SKS1、SKS3信

号故障，CCBII制动机模块故障，通讯故障基于规则的诊断，且规则易于增减，知识学习更新能力强依赖于专家知识的丰富程度，数据库庞大，对于缓慢变化的故障无法识别

PCA法传感器漂移，偏差故障只需检测过程数据，不需要建模，通用性强，能够实时反馈检测对象的变化趋势，及时定位渐进性故障依赖于检测数据的质量和数量表1HXD1型机车制动系统中采用的各种诊断方法

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