于月平

摘要：对电力机车轮对空转原因进行分析，并以机车实际运用为依据，结合多年的经验，针对性地提出解决该故障的主要措施。

关键词：电力机车；轮对；空转；故障；危害；原因；措施

目前我局干线投入运行的主型货运机车，全部为电力机车，特别是HXD1、HXD2新型高速重载电力机车，具有起动(持续)牵引力大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高等特点，投入运行以来，表现出良好的综合性能，是符合担当重载运输的机型之一。但也有它不足的一面，那就是轮对发生空转。

电力机车在高坡、弯道区段牵引重载列车运行时，遇到雨、雪、霜、雾天气和钢轨表面不清洁时经常发生轮对空转，轻则监控装置放风引起列车运缓、坡停，重则造成牵引电机、轮对、钢轨异常磨损，缩短使用寿命，甚至诱发性质严重的动轮弛缓，车辆断钩、分离等事故，该问题亟需加以解决。

一、引起电力机车空转的原因

机车动力装置发出的扭矩经传动装置传递，在各个动轮的轮周上形成切线力，依靠轮轨间粘着作用产生由钢轨作用于各动轮周上的反作用力，从而使列车平移运动，当机车动轮轮周上的切线力大于轮轨间粘着力时，粘着力将被破坏，在轮轨接触点处出现车轮与钢轨间的相对滑动，车轮在驱动力矩的作用下，就会围绕轮周高速旋转而发生空转。引发空转的主要因素有：

1.客观因素影响

在雨、雪、霜、雾天气中，尤其是小雨天钢轨轨面湿滑降低轮轨粘着系数，砂路不畅通造成电力机车在牵引工况下粘着牵引力不足而发生空转。通过慢行施工区段，因速度限制较低，机车无法使用动能抢速，在大坡道极易发生机车空转。同时，工务段为减少小半径曲线区段钢轨与轮缘的磨耗定期对轨顶侧面涂油，线路施工完毕轨面上有灰尘，大风扬沙天气轨面有杂物、煤面、或前行客车的污水等原因也能引起牵引重载列车的电力机车空转。担当的区段为客货混线，车流密度大，运行速度提不高，造成长时间低速运行，遇天气不良就产生了空转。

2.机车发生故障

为了防止电力机车空转、滑行， SS4、HXD1、HXD2型电力机车都设有防空转/滑行控制系统，SS4G型机车防空转装置是以提高粘着利用率及防止空转、滑行为主，允许一定程度的微小空转、滑行。防空转保护一般取电流、电压或速度作为信号，将各电机信号进行比较，规定一差值限度，当电机之间的差值超过这一差值限度时，即视为牵引电机发生了空转，这时可通过电子装置自动降低牵引电机的电流、电压以减小机车牵引力，使之恢复到黏着条件之内。当轮对空转、滑行趋势得到抑制。随后立即以一定规律恢复牵引能力。当电流增长到接近原给定值时，再以缓慢速度回升，以便寻找下一个黏着极限值。这样的控制方式可使轮对尽量运行在高的黏着值附近，既不使空转滑行恶化，又使每次校正减载引起的牵引力损失减到最小。由于SS4G型机车主控电路为转向架控制，某一轮对空转只消减其所在的一个转向架，最多只影响全车牵引力的1/4。

牵引时防空转校正信号是分转向架输出的，作用相当于抵消电流给定值，而且不管校正深度多大，最小电流还保留有约200A，以防止牵引力再次恢复时，牵引齿轮及拉杆受到冲击。

和谐型机车防空转装置是微机根据电力机车四个速度信号计算出速度差、加速度和加速度变化率的最大值作为控制值进行自动调整。

由于长期使用，该系统的光电式传感器、信号电缆、接线盒因油污窜入、光栅片污染、电缆线折断等故障引起电力机车空转检测装置插件整定值发生变化、提供虚假速度信号引起保护装置误动作，造成电力机车发生空转。电力机车静态轴重分配不均、镟轮后牵引点没有调整到位导致牵引力传递时轴重分配不均，引发电力机车空转发生。

3..运行区段的因素

我段担当的区段特别是呼集间为困难区段，坡道大（最大坡度9.0‰），曲线多，曲线半径小，双机牵引万吨，列车长度长，摩擦阻力相应增加许多，爬坡、停车再开时，因上述原因，机车起动牵引力满足不了起动要求，起动或低速运行时，牵引力大于黏着力，加上双机牵引没有连接重联线，配合存在不同步性切，极易造成空转。

4.乘务员操纵不当

一是个别机车乘务员业务技能不精，对电力机车性能不熟悉，牵引重载列车盲目加大牵引电流使牵引力短时间内突然增加，打破了轮周牵引力受黏着力限制条件而造成空转。二是在长大上坡道撒砂时机把握不准、撒砂方式不对，撒砂量不足就会引起电力机车空转。三是线路纵断面不清楚，对抢速、保速地点把握不准，该抢速时错过时机，该保速时盲目抢速导致空转。四是乘务员在天气不良出勤时预想不到位，心理准备不足，对电力机车发生空转后处理方法不当，使小空转扩大成大空转。五是有些乘务员对HXD型机车的一些功能特点未掌握，对牵引转矩有波动现象，就认为是空转，立即回流，导致再给流由于坡度大、牵引多、列车长出现空转。还有乘务员的心理素质差，遇见绿黄灯就回流，再给流同样会造成空转。

二、电力机车空转带来的危害

电力机车发生空转时，如果机车乘务员处置不当、不能及时消除，就将带来各类事故隐患。

1..造成列车运缓

电力机车空转时，轮轨间相对滑动产生剧烈摩擦，降低摩擦系数，某一个轮对发生空转因轴重转移会引起其他轮对产生连锁反应也空转，消弱电力机车牵引力，当空转不能及时制止到达电力机车空转保护检测时间后，电力机车防空转保护装置动作而卸载，致使电力机车个别牵引电机失去牵引力，降低机车运行速度，在高坡区段因不使抢速长时间低速运行，占用区间而造成列车运缓。

2.损坏行车设备

大功率的货运电力机车在牵引状态下运行时，容易发生空转现象。当电力机车空转时，轮轨间粘着条件被破坏，轮轨间产生剧烈摩擦，动轮发热容易造成轮箍弛缓外窜，整体年轮发热则造成变形。机车空转也会增加机车轮箍或踏面的磨耗，还能造成动轮踏面和钢轨擦伤，严重的就要更换轮对、钢轨，增加检修成本。因空转擦伤的轮对运行中产生激励振动，容易损坏电力机车部件，降低电力机车使用效率。某轮对发生空转时，会使该轮对电机的转速急剧增加，整流子表面线速度增加，使电刷和整流子表面产生火花，严重时将烧坏整流子表面，甚至引起环火接地，或转子绑线甩开、绝缘损坏形成“扫膛”。如果长时间地这样高速转动，该电机即丧失牵引力，就会增加其他电机的负载，造成过载，甚至发生多轴空转，因此必须及时制止空转。

3.引起监控器放风

由于空转可能造成监控装置控制距离产生误差引起放风，或是列车速度瞬间虚假上升达到监控装置的限速速度时，电力机车实施紧急制动而停车。电力机车一旦因空转停在起车困难的区段，由于列车载重大，机车牵引力不足，乘务员必须向调度请求救援命令、报告停车准确位置、摆放响墩防护、进行车机联控、通知续行列车和前后方车站等，在长大坡道区段还要采取拧手闸、打铁鞋等防溜保安措施，救援开车前必须进行列车管贯通试验，上述任何作业环节稍有疏漏和不当之处，就将引发列车溜逸、车辆断钩、机车相撞等事故。

4.干扰运输秩序

我国铁路运输当前存在的主要矛盾是运输需求与供给的矛盾，运输能力还远不能适应经济社会快速发展的要求，很多区段超负荷运转。目前我局担当的牵引区段主要是大秦线运煤通道，电力机车在高坡区段因空转停车后向调度请求救援，即时在距离车站近、机车动力条件具备的理想情况下最快也需要40分钟左右，同时，还得考虑距分相的距离，这样势必增加列车运行时间，干扰后续列车按图行车，扰乱正常的运输秩序，降低线路通过能力。也影响了向大秦线交口的对数，如果影响了客车，造成晚点，就将严重损害铁路的形象。

三、防止电力机车空转措施

防止电力机车空转现象要根据具体情况，采取针对性措施，进行全方位预防、多环节卡控。

1.提高业务水平

与湖东技术科建立长效联系机制，随时进行技术交流。不定期组织机车乘务员、运用、安全干部交流经验，如机车操纵经验、防止空转的经验、惯性故障应急处理经验等，学习电力机车有关基础知识，了解机车的特点、性能，有关安全、运用干部、指导司机加强现场添乘指导，对发现的问题及时制定切合实际的培训内容，不断提高业务素质，有助于解决好机车空转问题。

2.加强乘务员安全意识教育

遇天气不良时，乘务员出勤应有针对性地开展安全预想，严格检查机车走行部，做到砂箱砂满，砂路畅通。

3.稳定机车质量

一是加强库内电力机车检查试验，保证电力机车性能稳定，严禁电力机车带病上线运行。砂箱供砂充足、砂路畅通，砂咀角度正确、下砂量适中。二是掌握电力机车防空转控制装置性能，全面检查光电式传感器、信号电缆的状态，修正装置参数。对空转频繁的电力机车进行重点跟踪检查，认真查找原因，及时检修，消除隐患。三是发生电力机车空转后，运用科、安全科和运用车间要全面检索监控装置所记录的运行数据，深入分析原因，凡是因为乘务员操纵不当、电力机车质量不良造成的，严格按照规定考核，严肃追究责任，教育大家吸取教训。

4.提高操纵技能

乘务员必须熟练掌握担当牵引区段的线路纵断面和电力机车性能，连挂车列时进行撒砂，起车时，也要适当撒砂以提高轮轨间的粘着系数。增加电力机车牵引力时，手柄不能提的过快、过猛，以免破坏黏着条件。天气不良时，通过坡道、曲线、道岔积水、积冰积雪等易发空转地段，要进行预防性撒砂。牵引重载列车爬坡时要稳定牵引电流，有空转适当减流，待电流稳定后再略微加流。如果抢速使用磁消功能时，要尽量避开变坡点以及黏着条件较差的地点，以免电枢电流瞬间增大而造成空转，爬坡保速阶段在速度低于53KM时应及时退出磁削，防止空转。困难区段运行时，应与前行列车适当拉开距离，保持绿灯运行，避免因等信号降低运行速度，甚至在困难地段停车等信号。困难区段遇到通过信号机显示绿黄灯或黄灯时，应及时与车站联系，了解情况，如低速无法通过时，应选择易于起车的地点停车。

四、正确消除空转

电力机车已发生严重空转，牵引电流明显下降，确认轮对以出现实际空转时，不得强行牵引，应立即将调速手柄回零，待空转得到控制后，在进级加流。对于具有速度传感器自检功能的机车，运行中发现防空转装置误动作时，电力机车防空转系统就直接投入空转报警，判断不是实际空转时，在运行条件允许的情况下，机车速度超过40km/h，可将调速手柄回零、换向手柄回零，惰性30s，清除电子柜CPU已空转的记忆信号，重新进级牵引，若该现象仍然不消除，可将电子柜中防空转开关置于故障位，切除防空转系统，人为控制电流，消除空转。

五、结束语

随着监控装置功能的不断拓展、机车冒进、越出信号机等一般C类事故得到有效卡控，机车空转正在成为制约机务行车安全以及正常的运输秩序。由于电力机车投入运用时间短，机务段缺少相关技术资料，乘务员操纵经验不足，对出现的新情况、新问题正在摸索解决之中，有效解决机车空转问题还需要一个过程。机务段教育室，应加强对机车乘务员的业务教育，稳定电力机车质量，但我相信，随着时间推移，在干部职工共同的积极努力下、就能遏制空转的大量发生，减少坡停，消除事故隐患，为铁路运输秩序有序可控奠定坚实基础。