DK-2制动机触发牵引封锁的原因分析及对策

程 槟

（中国铁路南宁局集团公司南宁机务段，工程师，广西 南宁 530001）

南宁局集团公司南宁机务段配属HXD1C 型电力机车153 台，主要担当南昆线货运牵引任务。其中，29 台HXD1C 型电力机车装有中车株洲电力机车有限公司制动分公司开发研制的DK-2 型制动机。DK-2 型制动机是在DK-1 型电空制动机的基础上开发研制而成，具有微机模拟控制、网络通讯、故障智能诊断等信息功能，因其设计功率高达7 200 KW，在2012 年于HXD 系列机车装车后一直作为单机使用。但由于南宁局集团公司管辖的南昆线百色至昆明区段长大坡道多、牵引吨数大，该型机车从中车资阳、中车戚墅堰新接回段整修后马上投入双机重联牵引。在使用中发现DK-2型制动机做补机重联运行时，在列车速度达到5km/h 以上时常报“重联机车牵引封锁”，导致机车卸载无法正常牵引，严重扰乱行车组织秩序。为此，必须对牵引封锁的原因进行深入剖析并制定对策，以杜绝类似故障再次发生，确保铁路运输安全。

1 故障概况

2018 年2 月份南昆线上发生了9 件HXD1C 型电力机车双机重联牵引封锁故障，梳理发现故障的重联机车均为2 月份刚投入运用装有DK-2 型制动机的HXD1C 型电力机车。摘取5 件典型故障情况如表1所示。

表1 -12月份HXD1C机车重联运行牵引封锁故障（部分）

表1 -2 2月份HXD1C机车重联运行牵引封锁故障（部分）

2 故障原因分析

经过对线上9 件故障信息进行统计分析，并咨询当时110 值班人员和值乘乘务员，在线上出现故障后，LCDM 制动显示屏无任何故障提示，IDU 微机显示屏仅提示“重联车牵引封锁”，历史故障记录中无任何故障记录，且对机车进行大复位（重合蓄电池）后，再次走车试验机车一切正常。

2.1 故障初步判断 通过对故障信息梳理后初步判断：既然机车故障后采用大复位方法进行处理，故障能消除，说明故障点在网络系统。那么，对于上述故障可能为HXD1C 机车DTECS 网络控制系统中CCU 中央控制单元或BCU 制动控制单元在机车速度达到5 km/h以上时，出现了通讯错误、网络堵塞或串信号等，这种情况下进行网络系统复位，故障一般能够消除。但又考虑到，2 月份此类故障连续出现了9 件，那么对于网络通讯瞬时故障等偶发性因素引发的机车故障就需要有所质疑。此外，新接回段的HXD1C机车CCU中央控制单元与自2013年在南宁机务段正常使用的HXD1C 机车CCU 中央控制单元功能一样，无程序、控制逻辑的升级变动，认为CCU 中央控制单元故障无有力依据支撑；再则机车出现故障时，DK-2制动机显示屏无任何故障提示，在停车后制动机试验均无异常，也能初步判定BCU制动控制单元无故障。为此，有必要就是否还有其他条件引发了机车重联车牵引封锁，采取下载网络数据等方法进行深入分析。

2.2 DTECS网络数据分析

2.2.1 CCU 中央控制单元数据分析 DTECS 网络控制系统具有自诊断功能，便于机车用户和技术维护人员直观分析、掌握DTECS网络控制系统信息及机车操作过程、机车工作环境状态数据记录。利用专家系统软件TDS V4.0.7，可以很直观的利用计算机对诊断系统CCU 中央控制单元存储的数据及内容进行有效的分析，为机车实际故障的查找提供帮助和技术支持［1］。

我们选取2 月5 日HXD1C 8026 机车、2 月20 日HXD1C 6435 两台机车作为分析目标，下载其CCU中央控制单元数据，利用TDS V4.0.7 专家系统软件进行数据分析，发现了HXD1C 8026、HXD1C 6435这两台机车故障发生时存在五个数据共同点。一是机车速度均为5 km/h 左右；二是当触发重联车牵引封锁前，有空气制动请求存在；三是机车断开电钥匙后一直有大闸全制动位信号输出；四是列车管压力在500 kpa 左右；五是无制动缸压力。根据HXD1C型电力机车牵引失效（封锁）状态保持和变化的逻辑条件，当机车速度大于5 km/h时，若有空气制动施加或多个制动机投入，则机车牵引封锁［1］。至此，初步找到了引发重联机车牵引封锁条件——有空气制动请求存在。但是在机车重联运行时，大闸置于重联位并插上锁销，为什么会有大闸全制动信号？且故障时虽然有制动信号输出，但是列车制动风管保持在500 kpa 并未减压，也无制动缸压力存在，逻辑上就不成立。

根据如图1所示的DK-2制动机电气原理图，可知机车做补机时因电钥匙为断开状态，说明电钥匙联锁上的899线无电，则大闸总电源801线无电，此时不管大闸是否置于全制动位，805（I 端）线也必然无电，BCU 制动控制单元不会接收到任何位置信号。至此，可假设是CCU中央控制单元或BCU制动控制单元误触发了全制动信号，此判断印证了机车大复位后故障可消除这一信息,因此需要进一步分析BCU制动控制单元数据，查看故障时是否有全制动信号记录。

电钥匙899（3132 DC110V+）

图1 DK-2制动机电气原理图（I端大闸部分）

2.2.2 BCU制动控制单元数据分析 DK-2型制

动机具备数据记录与存储功能，在使用过程中对关键数据进行记录并存储，这些数据包括制动指令数据、压力与流量值、网络通信数据、故障信息、关键部件（包括关键塞门与重联阀的位置）的状态信息以及制动控制单元的输出信息等内容，通过制动控制单元的USB 接口可以将存储的数据导出，供地面分析使用［2］。

为了准确找到发生故障的原因，我们在已对CCU中央控制单元数据分析的基础上，注重BCU制动控制单元数据的收集和运用，下载了作为分析目标的HXD1C 8026机车、HXD1C 6435两台机车BCU制动控制单元数据，通过DK-2 制动机地面数据分析软件V1.0进行分析，具体分析内容见图2、图3。

图2 HXD1C机车8026大小闸闸位网络数据截图

从图2、图3 可以看出，故障发生时BCU 制动控制单元均接收到了8026、6435机车大闸全制动位信号，故可以排除CCU中央控制单元误触发全制动信号。

结合CCU和BCU网络数据分析，既然乘务员在大闸全制动位断开了机车电钥匙，又可进一步假定BCU 制动控制单元还能保持断电钥匙后大闸的位置信号，从而导致了机车牵引封锁。也能进一步验证是大闸发出了全制动位信号还是BCU 制动控制单元误触发全制动信号。

2.3 现场模拟试验 为了验证BCU 制动控制单元还能保持断电钥匙后大闸的位置信号，从而导致了机车牵引封锁，我们选取两台机车做现场模拟试验，其中DK-2型制动机机车做补机。

试验方法：

1）本务机车为HXD1C 机车（CCBII 或DK-2），补机车为HXD1C机车（DK-2）。

2）连接两车重联线、平均管、总风管、列车管。

3）试验补机断电钥匙前两种手柄位置情况下牵引状况：

（1）补机车第一种设置情况：大闸全制动位，小闸运转位，断机车电钥匙，大闸放重联位插上锁销，制动机设置为补机。本务机车进行牵引，当速度达到5km/h以上，确认本务机车显示屏是否报“重联机车牵引封锁”。

（2）补机车第二种设置情况：大闸重联位插上锁销，小闸全制动位，断机车电钥匙，制动机设置为补机。本务机车进行牵引，当速度达到5 km/h以上，确认本务机车显示屏是否报“重联机车牵引封锁”。

试验结果：第一种情况重联机车触发了牵引封锁，BCU 制动控制单元记录了大闸制动位信号，也记录了小闸运转位信号。第二种情况机车没有触发牵引封锁，BCU 制动控制单元记录了大闸重联位信号，也记录了小闸全制动位信号。

试验结论：

（1）BCU 制动控制单元会记录断电钥匙前大、小闸位置情况。

（2）大闸制动信号会导致机车牵引封锁，小闸制动信号不会导致机车牵引封锁。

经过一系列的数据分析和现场模拟后，终于找到DK-2 型制动机重联运行牵引封锁的原因。即，BCU 制动控制单元会保持断电钥匙前大闸位置信号，反馈给CCU 中央控制单元后，引发空气制动请求条件成立，导致机车牵引封锁。

3 对策

因机车设置补机状态时没有硬性规定必须将大闸放在重联位才能断电钥匙，而只是规定机车重联运行时，大闸必须在重联位、小闸在运转位，则很容易导致乘务员误操作引发机车牵引封锁，所以可采用修改逻辑控制程序的方法来消除故障隐患。根据控制原理，可从两方面来优化机车控制程序，一是修改CCU中央控制单元中牵引封锁条件的控制逻辑；二是修改BCU 制动控制单元反馈给CCU 闸位的控制逻辑。

3.1 修改CCU中牵引封锁控制逻辑 当前的控制逻辑是若CCU 中央控制单元接收到空气制动施加或多个制动机投入信号，则机车牵引封锁。现增加逻辑限制条件，在牵引封锁条件中串入制动机模式信号，即CCU 监测制动机控制模式，当制动机处于本、单机时，若有空气制动施加，则机车牵引封锁；当制动机处于补机状态时，虽有空气制动施加，但机车不会牵引封锁。这样既能保证制动机在本、单机运用时，CCU 能随时监控其状态，保证机车不会带闸运行，又能避免制动机作补机运用时误触发机车牵引封锁。

3.2 修改BCU 反馈给CCU 的控制逻辑 当前的控制逻辑是BCU 制动控制单元无条件发送当前闸位信号给CCU。现增加逻辑限制条件，将原来BCU制动控制单元无条件发送当前闸位信号给CCU 修改为：一是若制动机能接收到单端司机室占用信号（电钥匙信号），即制动机处于本、单机状态时，则BCU 制动控制单元将当前闸位发送给CCU；二是若制动机未收到占用信号或双端占用信号（电钥匙信号），即制动机处于补机或未知状态时，则BCU制动控制单元发送未知闸位给CCU，使CCU牵引封锁条件不成立。

4 结束语

具有自主知识产权的国产DK-2制动机近几年虽然发展迅猛，但相比国外资深的CCBII 制动机、Eurotrol制动机在制造工艺、微机网络控制方面还是存在一定的差距。我们需要不断摸索、总结分析存在问题及其原因，不断优化升级DK-2制动机性能，才能在实际运用中最大程度发挥其作用，保证行车安全。