摘要
目前，随着国内铁路运输的快速发展，铁路运输安全也开始被广泛关注。制动系统是机车调速的关键，也是保障机车运行安全的核心，其与牵引系统之间相互配合使得机车能够平稳的通过各种路况，从而顺利的完成机车的运输工作。以HXD1型机车为例，该机车作为大秦线上重要的两万吨级货运机车，极大程度地提升了大秦线的运输能力，而大秦线线由于地势原因，路况较为复杂且山路较多，机车在运行过程中需要频繁的对机车运行速度进行调控，这个时候就需要机车制动系统进行动作，以便能够使得机车顺利的通过坡道、弯道等较为复杂的路段，从而安全的完成运输任务。制动系统与机车安全运行联系紧密，制动系统性能的好坏，是机车安全运行的关键。机车在调速、紧急制动乃至与正常的停车都需要制动系统来实现，一般情况下，制动功率与机车运行速度以及牵引功率有关，机车牵引功率越大，运行速度越大，制动距离也就越长，机车停靠难度也就会随之增加，给机车运行带来较大的安全隐患，而为保障机车的运输安全，必须要对其制动系统进行研究。以HXD1型机车为研究对象，其制动系统主要由风源系统、制动控制系统和一些相应的辅助控制装置构成，整体组成较为繁杂，在机车运行过程中，若制动系统出现异常，会直接对机车安全运行造成巨大影响，甚至可能引发严重的安全事故，故而必须对其导致故障的原因进行分析与研究，并提出一些有效地应急措施，以便在发生故障时能够尽可能的减小故障所带来的影响。
关键词：HXD1型机车；制动系统；常见故障；应急处置
引言
HXD1型机车作为国内大秦线路中重要的两万吨级货运机车，在一定程度上对大秦线的运输能力有所提升，其可以说是煤炭运输工作的主力车型之一。制动系统作为机车主要的调速系统，是保障机车安全运行的关键，其与牵引电机之间相互配合来使得机车能够平稳的通过各种路况，从而顺利的完成运输任务。HXD1型机车制动系统经过多年的改进和完善，具有着多种制动方式来应对不同的运行工况。一般情况下，由于电制动的可靠性较高、反应比较迅速，对轮对以及运行轨道的损伤较小，故而机车在日常的调速、停靠等大多数都只需要采用电制动就能够完成。机车风源系统也包括在制动系统中，这也就意味着机车制动方式还包括空气制动，而空气制动主要依赖于压缩机所提供的压缩空气来推动制动杆压紧闸片，通过摩擦所产生的摩擦力来抵消牵引力，从而达到制动的效果，该制动方式对机车轮对的损伤较大，同时也存在一定的轮对抱死情况，对机车安全运行具有一定的危害，所以只有在机车紧急制动情况下，电制动所产生的制动力已经不足以使得机车在极短地时间和距离内停车，这个时候便会通过空气制动的方式来补足制动力，以便实现机车的安全停车。由于制动系统在机车安全运行中的重要性，对其故障的研究也就具有着重大的意义，以便通过一些科学的应急措施去有效地减小故障所带来的影响，并为机车制动系统正常运行提供一些帮助。
1 机车制动系统组成
目前，HXD1型机车采用了双机车内重联的方式来提升机车的整体牵引能力，成为了机务段中重要的万吨级重载机车，而制动系统作为机车调速的核心，与机车牵引系统协同作业，使得机车能够顺利的通过各种复杂的路况。一般情况下，机车制动系统可以简单的分为风源系统、制动控制系统以及其它辅助气动控制系统三大部分，各部分之间相互配合，为机车提供多种的制动方式来应对各种复杂的路况，从而保障机车的平稳运行。下面将对机车制动系统组成部分进行具体的介绍。
1.1风源系统
一般情况下，HXD1型机车的风源系统可以按功能分为主风源系统和辅助风源系统，二者之间相对独立，在机车运行过程中各自独立完成相应的工作，相互之间联系并不紧密，下面将分开单独进行介绍。
1.1.1主风源系统
主风源系统是机车整体压缩空气的主要来源，主要由压缩机组、干燥器、总风缸等设备构成，为机车提供着持续、干燥的压缩空气。在机车运行过程中，外界空气通过进气阀进入主风源系统中，经过一系列的过滤、干燥，将空气中绝大多数的杂质与水分去除出去，再由干燥器进行最后的干燥以及油气分离，待将外界空气处理完后，通过相应的空气管路传输到压缩机，在压缩机组的作用下进行压缩，最后全部进入总风缸对机车各个用风设备进行供风，在机车制动系统中的空气制动模式，主要也是由主风源系统提供持续的压缩空气来推动制动杆件压迫闸片，使得闸片与轮对贴紧，从而通过摩擦力来弥补制动力的不足。HXD1型机车搭载着性能优越的双螺旋空气压缩机，其中多以 型为主，少数的也安设有型的，压缩机内部安设有独立的风冷却系统，以防在长时间的运行过程中热量不断积累将零部件烧毁，从而影响整个压缩机的正常运行；HXD1型机车搭载了干燥器来对外界空气以及压缩后的空气进行相应的干燥和除杂，同时干燥剂采用的是可循环、可再生的，在提高干燥效率的同时也有效地降低了维护的成本。而总风缸则主要负责对压缩空气进行短暂的存储以及传输作用，内部安设有压力检测装置，以便通过对风压的实时检测来判断机车风源系统是否处于正常工作状态。
1.1.2辅助风源系统
一般情况下，辅助风源系统并不经常使用，只针对于长时间停放的机车，其主风源系统中总风缸内的压缩空气由于外界环境的影响，导致压力不足从而无法使得机车受电弓正常升弓，而此时便会起动辅助风源系统来弥补总风缸的压缩空气，使得受电弓能够平稳升弓，故而辅助风源系统也可以说是机车供电系统的辅助部件之一。HXD1型机车相比与SS4改型机车，其辅助风源系统中还安设有干燥装置，与辅助压缩机组一同安设在风源柜中，辅助风源系统中的安全阀会严格限定压缩空气的风压，以防其对主风源系统正常运行造成干扰。由于辅助风源系统并不常用，故而为了减少运输成本等其压缩机组采用了性能相对较差的活塞式压缩机，主要由机车的控制电路进行控制，来完成相应的启停动作。
1.2制动控制系统
制动控制系统是机车制动系统的核心，随着科技的发展，在机车中引入了计算机控制系统，来更加精准的对机车制动系统进行控制。其中，HXD1型机车所搭载的CCB-II型制动机，也属于制动控制系统，是其重要的执行部件，通过动力制动、空气制动乃至于空电联合制动的方式来保障机车平稳的通过各种复杂的路况，是机车制动系统的关键设备。在机车运行过程中，大多数情况下只需要动力制动即可完成相应的调速工作，而上述所提及的主风源系统则是为制动机的空气制动模式提供相应的压缩空气，使得制动机的制动杆件能够推动轮对外侧的闸片来压迫轮对，产生较大的摩擦力来抵消机车的牵引力，从而实现相应的制动。而相对于制动机而言，微处理器是核心的控制部件，当机车需要进行制动调速时，微处理器在接收到计算机传递来的电信号后，通过核心的数据处理，计算出机车此时所需的制动力并传递给制动机起动相应的制动方式来为机车提供足够的制动力去保障机车的正常调速，同时反馈装置也会将机车制动机的制动情况及时的反馈回司机室，以便机车乘务员能够实时的掌握制动机的工作状况，通过采取相应的措施来保障机车的平稳运行。
1.3其它辅助气动控制系统
HXD1型机车制动系统中的其它辅助控制系统主要有撒砂控制、喇叭控制以及停放制动控制等，其中停放制动控制系统主要通过一些电磁阀来对机车主风源系统和制动控制系统进行调控，当机车需要停靠时，为了避免发生溜车等事故，必须要起动停放系统[6]，该系统中的电磁阀会截断风源系统中的总风缸和制动机的制动缸，使得机车无法获取运行所需的压缩空气以及机车轮对被锁死，无法进行滚动。而撒砂控制系统主要用于机车进行上坡等情况，当机车在运行至上坡等特殊路段时，由于轮对与运行轨道粘着力变小，导致机车有可能发生空转故障，严重时还有可能导致坡停事故，这个时候机车乘务员可以通过撒砂控制系统来进行撒砂处理，提升轮对与运行轨道之间的粘着力，从而保障机车顺利的通过上坡路段。
2 制动系统的特点及原理
制动系统是电力机车调速的关键，以HXD1型电力机车为例，其所搭载的制动系统能够为机车提供多种制动方式，使得机车能够平稳地通过各种复杂的路况。制动系统作为机车安全运行的核心系统之一，主要由风源系统、制动控制系统以及其它辅助控制系统等三部分组成，各部分直接互相配合，共同完成机车的调速与制动。HXD1型机车主要用于大秦线的煤炭运输工作，由于大秦线运行路况的复杂性，对制动系统的要求也随之有所增加，随着机车制动系统以及制动机等设备的不断改进与完善，已经能够使得机车运行的安全，随着辅助风源系统的拓展，使得其相比于其它机车的制动系统，具有较为明显的优势，制动系统的可靠性与稳定性也比较高，下面将对机车制动系统的一些特点和工作原理进行具体的介绍。
2.1特点
HXD1型机车是大秦线重要的货运机车，由于大秦线山路较多，需要机车制动系统提供多种制动方式来保障机车平稳通过，故而机车制动系统搭载了CCB-II型制动机来完成相应的调速与制动。这也使得制动系统的可靠性大大提升，随着计算机控制系统的引入，使得机车制动系统具有了较高的自我诊断能力，能够通过数据分析来准确的判断制动系统各部是否处于正常运行状态。一般情况下，HXD1型机车在运行过程中的调速与制动等，主要采用动力制动和再生制动，由于再生制动时，制动缸内的压力会急剧下降至零，从而使得机车处于空气制动状态，该模式操纵简单，但在反应速度和设备磨损上都要比动力制动要大，故而机车在常态化下仍旧主要以动力制动为主，再生制动为辅，共同完成机车的调速与制动。
2.2工作原理
HXD1型机车制动系统拥有多种制动方式，来保障机车能够平稳地通过各种复杂的路况，这里将介绍两种较为常见的制动方式。首先，空气制动作为机车最为传动的制动方式，一直得以沿用至今。在机车乘务员下达制动指令后，主风源系统会从外界持续吸取空气，经过干燥、过滤、压缩等步骤，通过制动管传输给机车制动机，在压缩空气的作用下，制动杆件被推动，使得闸片压紧机车轮对，通过摩擦产生的摩擦力来抵消机车的牵引力，从而达到制动的方式。空气制动原理比较简单，但是反应比较缓慢，对机车轮对、运行轨道造成的损伤较大，大大增加了机车的运输成本，故而多作为一种备用制动方式，只有在制动力不足时才会被起用。而电空制动则是机车最常用的制动方式，机车在运行过程中需要进行调速或制动时，机车乘务员便会通过控制器来对制动系统下达指令，这个时候制动电信号便会驱动相应的电磁阀动作，故而制动力的大小与制动时间的长短则主要由电磁阀的通断而决定。由于电信号以及电磁阀的可靠性较高，反应灵敏，故而成为机车最为常用的制动方式之一。
3 制动系统常见故障及应急处置
HXD1型机车主要用于大秦线的煤炭运输，由于大秦线路况的复杂性，山路较多，故而对机车制动系统的要求也随之增加。机车制动系统与牵引系统相互配合来实现机车整体的变速与制动，是保障机车安全运行的关键，主要由风源系统、制动机、制动控制系统等构成，随着机车运营年限的增加，由于检修的不到位、机车运行产生的振动过大等使得机车制动系统开始出现各种各样的故障，给机车安全运行带来极大地影响。由于制动系统在机车运行过程中的重要性，必须要对其故障以及故障原因进行分析，故而下面将对机车制动系统的一些常见故障进行介绍，并提出相应的应急处置。
3.1风源系统故障
主风源系统作为机车制动系统的重要组成部分，能够为机车空气制动提供持续的压缩空气，对机车空气制动有着至关重要的作用。一般情况下，造成机车风源系统故障的原因主要是压缩机故障、干燥器故障[8]等，下面将对机车风源系统中的压缩机故障进行具体的分析。
3.1.1实例分析
2018年6月，在东机车区开了HXD1机车，发生了空压机故障。特别是在夏天暴雨天气之后，主压缩机的故障率非常高。2019年1月，对去年一年中机车主压缩机的故障率进行了汇总，其故障率达到了13。根据故障机构的维护检查和主压缩机的分解和调查。其中压缩机是机车整体压缩空气的主要来源，而压缩机故障的主要形式有润滑油乳化、有异响、压缩空气水分过多等。其中，风源系统主要从外界直接获取初始空气，经过干燥、过滤等处理后才会进入压缩机中进行压缩，而当进入压缩机中的空气由于干燥的不彻底含有较多的水分时，在油气分离过程中，水分便会随之进入压缩机的传动部分并与润滑油混合，随着水分的积累，二者之间会形成明显的分界线，使得润滑油无法进行全面的润滑，同时也会对传动部件造成一定的锈蚀，使得其使用寿命大大降低，传动效率也会随之下降。
3.1.2处置措施
一般情况下，机车制动系统中的压缩机其润滑油主要有人工加注和油气分离时所分离出的油性物质，二者相互结合来共同为压缩机传动部分进行润滑，能够有效地降低检修人员的工作量。润滑剂在压缩机传动部分中十分重要，可以提高齿轮之间的传动效率，减少能源的浪费，同时也能够起到一定的冷却作用，以免传动所产生的热量不断堆积，导致齿轮等零部件在高温下发生形变等，从而影响整体的传动效率。故而润滑油乳化的对压缩机传动的危害极大，造成该故障的主要原因是水分的大量参与，所以建议在压缩机的进气阀前后都加设有干燥装置，以便尽可能的去除空气中的水分，提升进入压缩机中空气的质量，从而减少水分对压缩机正常运行的影响。
3.2制动机故障
HXD1型机车所搭载的制动机主要是CCB-II型，其也是机车制动系统的核心部件，能够为机车提供多种制动方式，同时与牵引电机相互配合共同完成机车整体的调速与制动。由于大秦线山路过多，使得机车制动机长时间的进行调速，不可避免的会发生一些故障，给机车安全运行带来较大的危害，由于计算机系统的引入，在提升机车制动系统可靠性的同时也为其带来了一定的安全隐患。当作为控制核心的微处理器发生故障时，会直接使得机车制动机无法正常进行调速，下面将主要对其故障原因进行具体的分析。
3.2.1实例分析
2019年4月13日，湖东电力机车HXD1286车运行在茶坞到秦皇岛东线路上，副司机发现HXD1286的工作制动机故障指示灯闪烁，机车的制动表不显示，出现故障。通常情况下，微处理器是机车制动系统中重要的控制部件，机车乘务员下达制动指令后，在计算机分析数据后，通过电信号传输给微处理器，这个时候微处理器便会根据数据来对CCB-Ⅱ型制动机进行调控，采取合适的制动方式来实现机车的调速与制动。其中微处理器主要对制动机的一系列阀类零部件进行管控，从而实现制动机的动力制动、再生制动等。大多数情况下，机车微处理器会受到控制器所控制，而当机车制动后，控制器以其自阀手柄等控制部件仍旧对微处理器下达指令时，这个时候微处理器便会出现异常，进行自锁，并发出警报，使得机车制动系统以及制动机无法正常运行。
3.2.2处置措施
机车停靠后，如果发现制动系统警报，并提升微处理器故障时，可以依据机车司机室的控制平台中的制动显示器所提示的进行逐项操作，由于这种故障并不是微处理器本身损坏，只是指令出现矛盾所导致的，一般可以通过提示进行恢复。故而这里建议机车乘务员在机车制动或停靠后，一定要及时将自阀手柄推至抑制位。同时在日常的机车操纵过程中，一定要严格按照操纵规程规定进行操纵，规范自身操纵，并且自阀手柄在降压过程中也要尽可能的精准一些，一旦结束操纵，不可以随意的再次移动手柄，避免造成微处理器接收指令混乱，导致判断指令错误，从而引发不必要的制动系统以及制动机故障。
3.3辅助气动控制系统故障
HXD1型机车制动系统具有较高的可靠性，离不开辅助气动控制系统的帮助。其中撒砂控制系统是机车顺利通过上坡等特殊路段的关键。HXD1型机车是大秦线上重要的重载机车，然而由于大秦线中上坡路段过多，特别是在雨雪天气的影响下，机车很容易发生空转，严重时还可能导致机车发生坡停等安全事故。为了尽可能的避免该类事故的发生，一般情况下，机车转向架上都会安设相应的撒砂装置，在撒砂控制系统的操纵下提前进行撒砂，增加轮对与轨道之间的摩擦，以便有效地防止空转的发生。下面将对机车制动系统中的撒砂控制系统故障原因进行分析。
3.3.1实例分析
2019年3月7日，HXD1型电力机车拖货列车45列，总长度68.81列。他们于01:47分从五寨回湖东时，在行驶1小时09分钟时。在进行撒砂操纵时，计算机制动屏显示撒砂异常。一般情况下，机车撒砂控制系统能够对砂箱等装置进行调控。而导致撒砂控制系统异常的主要原因便是撒砂装置异常，在系统下达指令后，撒砂装置并没有及时做出相应的动作。而导致撒砂装置故障的原因首先便是砂箱中的砂子不符合规定要求，当这些砂子进入砂箱后，将撒砂装置中的气路堵塞，无法进行正常的出砂，从而导致撒砂装置故障；导致撒砂装置无法正常出砂还有一个原因是由于砂箱密闭性出现问题，使得外界潮湿空气进入砂箱，并与砂子进行混合，使得砂子之间发生粘连，质量变大，故而造成出砂异常，同时在下雪的天气中，还有可能使得压缩空气发生冻结，导致风量急剧下降，在正常的风量下已经无法将砂子吹起，从而发生出砂故障，同时也使得撒砂控制系统下达指令无应答。
3.3.2处置措施
在机车出车前，机务段人员务必对砂箱中的砂子进行检查，对其是否满箱以及砂子的质量是否符合要求进行专门的检测，不合格的必须及时进行更换，严禁小石子、编织袋等杂物掺杂在其中，同时也要对撒砂装置的各个管路以及砂箱的密闭性进行检测，以防由于水汽进入使得砂子板结，从而影响正常的出砂；其次，当机车运行过程中遭遇冬天、大雪等严寒天气时，可以适当的开启砂箱、砂管的加热系统，避免砂子结块，影响压缩空气对砂子的流动作用，减少撒砂装置的故障，以便更好的进行撒砂，防止机车撒砂控制系统无应答故障的发生。
3.4其它故障
HXD1型机车制动系统除了上述所提及的故障之外，还有很多其它的故障，例如显示系统故障、干燥装置以及干燥剂失效故障、压力开关故障等，都会使得机车制动系统出现故障，给机车正常运行造成巨大的影响。其中，当制动系统中的压力开关故障时，会直接导致机车无法对风源系统中的风压进行实时监控，无法准确判断机车风源系统是否处于正常工作的状态，存在一定的安全隐患；其次，当干燥剂失效时，会使得进入压缩机的空气中含有大量的水分，使得压缩机传动装置发生锈蚀，影响压缩机整体的传动效率等等。由于这些故障发生的频率不是很高，典型性不强，这里便不多做说明了。
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