极寒环境下HXD3D型机车适应性研究

方坤荣

摘要：本文通过对HXD3D型机车运用现场实际情况进行考察，了解HXD3D型机车在极寒天气下的运用性能，发现运用中出现的问题，便于后续机车的改进，提升用户满意度。

关键词：极寒；HXD3D；适应性

引言：

HXD3D型交流传动快速客运电力机车是在HXD3型和HXD3B 型电力机车基础上研制的六轴7200kW干线客运电力机车，其满足环境温度在-40℃～+40℃的条件下平稳运行。[1]2017年12月，哈尔滨至满洲里区间滨洲线电气化铁路全线开通，其客运线主要由配属哈尔滨局三棵树机务段HXD3D型机车担当交路，该地区冬季最低气温可达-50℃以下，这是我公司生产HXD3D型机车首次在如此高寒地区运行，特对其适应性做出调研。

1机车适应性调查

1.1 空转问题

冬季钢轨由于其导热散热能力较好，极易结冰。对于客运线，在早上第一趟车运行时，由于一夜的空置，钢轨会结一层薄冰，其轮轨关系最差，摩擦系数最小，很容易发生空转，尤其遇到上坡道，极可能造成机车空转严重，无法正常爬坡。三棵树机务段HXD3D机车多台机车因空转问题，牵引力不足，造成机破。

在发生空转时，一般司机为抑制空转会进行将级位手柄拉回零位并进行点踩撒砂操作。此种操作在空转不是很严重时能够进行抑制，但在发生严重空转时，其抑制效果甚微。HXD3D型机车为抑制空转，其微机（TCMS）程序内能自行监测并发出指令控制牵引力输出进行抑制缓解，所以建议在发生空转时，不要进行回手柄操作。同时，由于撒砂系统管路为由机车中间部位向两端排列，充风建立压力时间较长，点踩撒砂将很难为管路建立压力，可能造成无法正常撒砂。所以，在发生空转时，建议司机不要操作级位手柄，并且踩住撒砂超过30秒直至空转消失。

1.2 橡胶产品性能

机车上橡胶产品较多，多用于各种密封件及防护件。同时，橡胶件对温度较敏感，超出其工作范围很容易发生变质。由于HXD3D型机车能满足-40℃温度下运行，而滨州线西北部部分线路环境温度最低已低于-40℃，高速运行时温度将会更低，一般会比环温还要低10℃以上。

受电弓阻尼器防护套为波纹式可伸缩橡胶产品。其位于机车车顶受电弓中组件，在进行升降弓时，随阻尼器进行伸缩，起到防尘防护作用。其工况较为恶劣，运行中直接暴露在外，在哈局冬季环境中运行，车顶温度可达到-50℃以下。机车回段整备时，时常发现部分防护套已经变质，变得非常脆，在升降弓过程中，极易发生断裂。此处有防尘、防护作用，并不会对机车行车安全造成影响，但会对用户日常检修造成很多麻烦，在冬季将会增加很多检修成本，建议对该防护套进行改造，使其适应高寒地区的运行工况。

安全阀，机车风管路中重要的组成部分，其通过弹簧的形变与橡胶密封圈的密封达到当超过规定风压值时排风的目的。机车上常用的有1100kpa、950kpa和450kpa安全阀。在实际运用过程中，由于2017年冬的极寒天气，对于橡胶密封件的考验非常大，有部分机车出现450kpa安全阀在橡胶密封圈密封面处漏风现象。通过拆解发现橡胶密封圈相较原来存在变硬的现象，致使密封不严，出现漏风。应急处理可通过调大其整定值，使其密封处压接更牢固进行处理，但机车回段后务必更换新的安全阀。由于本次极寒天气为多年难遇的特殊情况，并且HXD3D型机车为首次在极寒天气中运行，所以在做防寒加热时未考虑到安全阀处的防寒问题，在今后做防寒时，可考虑在安全阀上，尤其是450kpa安全阀上增加加热套，以保护其密封圈橡胶的性能。

制动软管，位于机车走行部部分，分为制动缸软管、停放缸软管，型号共计6种，每台车24根。在2018年2月，经过整个极寒天气，在逐渐回暖时，发现车下制动软管出现漏风现象，并且大范围机车都存在一定程度的漏风。通过对多台机车的普查，发现漏风处全部为风管压接处。此种漏风尚未影响机车保压，但无法排除进一步扩大漏风的风险，尤其停放制动管路，一旦漏风严重，达到无法充风保压的情况，将会造成运行中停放制动抱闸，机车无法正常缓解，造成机破等一系列问题。为降低风险，将车下制动软管进行全范围的更换。对于出现漏风的制动软管，将其返回生产厂家进行拆解分析，发现漏风处为橡胶密封圈与管路压接实现密闭，此时该处密封圈已出现不同程度的龟裂，造成密封不良，出现漏风。通过了解，该处制动软管在全国其他地区应用过程中并未出现过类似以上情况，并且2016年冬该批车在哈局运用时同样没有出现以上情况，而唯一不同的是2017年冬开通了滨州线，走进了我国北部极寒地带。极低的温度造成此处橡胶密封圈龟裂，出现漏风。

机车上橡胶产品一般适用温度能达到-50℃，当超出其适用温度，其将以很快速度发生变质，尤其以密封件体现最为明显，将出现漏风、渗油等密闭不良的情况。对于在高寒地区运用的机车，在机车生产过程中如果能对橡胶产品的型号进行调整，以使其能适应极端温度环境，将会大大提高机车在冬季的稳定性。

1.3 风管路中存水问题

在空气压缩机进行打风时，会将空气中的水汽同样打进总风中，在进入总风前通过干燥器将大部分水汽进行干燥，保障总风中基本不含水汽。但干燥器干燥效果不会达到100%，总会有部分水汽进入总风，并到达各支路中，主要存于制动管路及升弓管路中。

在制动管路中，由于总风到制动管路最先经过制动柜，并且制动柜处管路弯曲复杂，若有多余水汽大多存于此处。常见存水处为制动柜上压力开关模块处，在冬季，若该处不做防寒处理，压力开关处通道将逐渐因水汽在管壁处析出冷凝水并冻结，使通道直径变小，过风较慢，造成压力值与实际值不符。出现在总风达到900kpa还继续打风造成安全阀动作或当总风低于750kpa时空压机也不进行打风等一系列反常现象。在制动柜各阀件模块处，增加防寒加热套可有效缓解制动柜处结冰情况。

在升弓管路中，由于管路要由机械间向车顶排列，到达受电弓，所以管路中存水的话将主要存于管路最低点，水会流到升弓气路板上的压力开关处，若此处冻结，将会造成升弓回路过风慢，受电弓气囊压力建立慢，严重时将会造成超出升弓时间，造成“自动降弓装置动作”，使受电弓无法升起。若想使管路通畅，可在存水点管路设置一排水旁通及塞门，定期对升弓风回路进行排水，将有效解决此问题。

1.4 机车段备存放

机车除在线上运行外，一部分机车回段后会在段内停留较长时间，如果冬季机车长期处于室外冷机停放状态，车顶受电弓等活动件将极易被冻住，造成想再次动作时，无法正常启动。所以在冬季，机务段一般对电力机车打温提出一定要求。

打温时，一般要求打温司机升弓使车上设备全部投入工作，使其处于热机状态，并将防寒加热全部打开，一段时间后交替升另一个受电弓，确定两个弓都处于可升起状态，总打温时间一般不低于20分钟。并且当环境温度在-20℃以下时，每隔2小时进行一次打温，环境温度在-20℃及以上时，每隔3小时进行一次打温作业。此种方式很好的使机车一直处于热备状态，当临时想用车时，可直接运用，极大的满足用户的使用要求。

结语：

通过此次调研，发现HXD3D型机车在高寒地区运行相对较为稳定，但暴露出的问题同样很多，一些问题亟待解决。这只是HXD3D型機车度过的第一个极寒冬季，相信在今后的逐步改造改进中，该型车会越来越适应此环境下的运用，提高用户运用满意度。

参考文献

[1]HXD3D型交流传动快速客运电力机车使用说明书.中国北车集团大连机车车辆有限公司，2012.

（作者单位：中车大连机车车辆有限公司）