机车制动机电磁阀故障分析及优化方案研究 摘要：目前主流的机车制动机多采用高频电磁阀、压力传感器以及PWM脉宽调制方式实现对压力精确控制的EP闭环模拟控制模式本文对机车制动机电磁阀运用过程中出现的故障进行分析与统计，结合试验，根据不同的故障原因，提出相应的优化方案，提高电磁阀等部件的质量和使用寿命关键词：机车制动机；电磁阀；故障分析；优化方案1制动系统构成分析机车制动系统有三大管路，分别是总风管、列车管、平均管总风管连接空气压缩机，为列车的所有管路、风缸、阀类部件等提供风源机车列车管可以与连挂车辆列车管连接，这样可以保证机车能够对整列车的列车管空气压力进行控制，从而操纵整列车的制动平均管仅装备在机车上，当机车作无火回送时，制动时通过控制机车平均管压力来控制无火机车的制动，这与单纯重联机车的制动方式不同从机车制动系统结构图中可以看到机车制动系统构成及工作过程总风管的压力空气流经流量计，到达司机制动阀，和谐电力机车使用文氏止回阀和差压传感器作为流量计，流量计将流通的流量信息发送至机车制动控制单元，机车制动控制单元将流量信息分析处理后，发送至司机制动显示屏，操作人员可以直接从显示屏上读取流量值。
总风管的压力空气流经流量计、司机制动阀、隔离阀，最终到达列车管机车两端司机室各有一个司机制动控制器，同一时间内机车仅允许一端司机室激活激活端制动控制器所有制动指令均有效，未激活端的制动控制器仅紧急制动指令有效，这是由于制动控制器紧急位只是机械地打开一个大口径排气口，排空列车管空气，不需要机车制动控制单元控制操纵激活端司机室制动控制器的大闸手柄，编码器将手柄位置信息传送至机车制动控制单元，控制单元分析信息后，控制司机制动阀中电磁阀的得电和失电状态，调节司机制动阀的出口压力，即列车管管压同时，大闸手柄位置信息可以直接送至EP模块，EP模块具有简单的信息处理功能，与司机制动阀机械部分配合，同样可以控制列车管的压力和谐机车的该EP模块作为备用使用，当司机制动阀电气部分故障或制动控制单元故障时，备用EP模块保证机车仍可以控制列车管压力司机制动阀的输出压力空气通过隔离阀达到列车管，机车可以通过塞门操纵隔离阀，实现对司机制动阀及备用EP模块的隔离2电磁阀概述2.1电磁阀的结构和工作原理电磁阀主要可以分为7个组成部分，分别为壳体、复位弹簧、线圈、线圈架、隔磁环、动铁芯和定铁芯电磁力的工作原理实质上是比较简单的，电磁力和弹簧在电压阀运作的过程中产生复位力，通过这个力可以对铁芯进行驱动，使杆移动，利用杆完成电压阀的开关，利用弹簧以及电流的作用保持动铁芯与定铁芯的分离状态，从而将动铁芯下方的球阀和阀座保持为一种结合的状态；在向线圈引入电流之后，电流呈现出增加的趋势，磁场增强，电磁力慢慢增大，弹簧作用力慢慢克服点，摩擦力慢慢变小，铁芯慢慢向上运动，阀就慢慢打开了。
2.2使用常识（1）电磁阀使用压缩空气作为介质，压缩空气主管路应加装过滤器或者在电磁阀前配装反冲过滤阀2）电磁阀安装时注意进气方向、电流方向、连接件接头生料带不宜裹太紧太长，以免影响阀芯运动3）爆炸性环境必须选用相应防爆等级A的产品，露天安装或压缩机等场合应选用防水、防尘类型环境空间受限，可选用多功能电磁阀，省去旁路及三只手动阀且便于维修4）对控制精度高的场合可选用多位电磁阀；对动作时间有要求的场合，选择的多功能电磁阀对开启和关闭时间分别调节，不仅可满足控制精度要求，还可防止水锤破坏5）尽量不要让电磁阀长时间处于通电状态，这样易降低线圈使用寿命甚至烧坏线圈3机车制动机电磁阀故障分析及优化方案3.1电磁阀防尘异物及油污对电磁阀的影响较大，通过对有窜风故障的电磁阀拆解后腔体内发现划痕，而较大的固体颗粒可直接导致电磁阀卡滞根据从机务段返回的故障报告显示，均衡风缸充气高频电磁阀出现故障的频率大于排气高频电磁阀从管路原理上分析总风先经过充气阀进入均衡风缸，再经过排气电磁阀排向大气，气路中杂质对充气电磁阀影响更大从气路上可以增加滤尘器，改善总风质量从电磁阀结构上，增加进气口滤网，提高风源品质，并定期对电磁阀进行清洗，补充润滑油等维护。
3.2电磁阀防油污从相关统计数据可以看出，内燃机车电磁阀卡滞故障率明显高于电力机车内燃机车风源中油气含量较高，通过对故障电磁阀拆解及统计分析，发现由于油污导致橡胶件膨大而引起的卡滞占到很大比例为了提高内燃机车电磁阀使用寿命，除了使用油气分离过滤器提高总风质量，从电磁阀密封件的材质上考虑，可以使用氟硅橡胶等耐油、耐高温的材料进行密封3.3增加电磁阀输出反馈机车电空制动机的电磁阀由制动控制单元控制，信号流如图1中实线所示，控制板运行程序，完成逻辑运算后通过操作系统驱动硬件，将命令下达给输出板，输出板提供对应电磁阀高电平电压或停止供电这一控制方式为单向信号流，一旦出现电磁阀动作异常，无法确定是控制电路信号问题还是电磁阀机械故障为了排除信号输出异常导致的疑似电磁阀故障，在制动控制单元中增加输出反馈模块，采集输出板输出端信号返回给控制板，通过与控制板逻辑运算值对比，检测输出信号的正确性，如图1中虚线所示这一方法可以实时监控控制电路，第一时间发送电磁阀控制信号错误信息4电磁阀保养注意事项第一，对于先导式的电磁阀，要根据规范要求检查管道中压差，如果压差过小就会造成电磁阀无法正常工作如果出现压差过小就要选择直动式电磁阀。
而如果压差太大则就会导致其高于电磁阀的设计数值，无法保障其正常工作，在这个时候就要应用高压电磁阀第二，多数状况之下电磁阀均为水平安装，如果侧装就会造成阀门关闭不严密而造成内漏等问题对此，尽可能的规避侧装第三，如果电磁阀长时间运行，就会导致活塞与阀座间密封性不足，在此种状态之下就要重新磨平活塞密封面，然后再进行阀座研磨第四，在工作工程中，要检查阀门前后压力表，保障工作压力不的高于额定的压力数值，工作压差要控制在合理的额定压差范围中，在工作压力高于的定的压力或者高于额定压差的时候，就要停止应用电磁阀，及时前后的手动阀，避免出现电磁阀爆炸以及泄露等问题第五，在进行电磁阀安装之后，要进行介质试动作数次，在确定其正常之后才可以投入应用；第六，要低昂器清洗，及时处理在大阀内外以及在衔铁吸合面中残存的污物，避免损坏密封面第七，电磁阀在停止运行的时候要关闭阀前手动阀，对于长期不用的电磁阀再重新启用的时候，则要根据规范进行检查，在正常开关之后在合理应用5结束语总而言之，本文的优化方案经过已装车新型制动机的应用验证，显著降低了电磁阀故障率参考文献[1]蔡伟,郑贤林,张志利,黄先祥.液压电磁阀故障机理分析与瞬态特性仿真[J].仪器仪表学报,2011,v.3212:2726-2733.[2]武晓鹏.柴油机高速电磁阀驱动电路及其故障诊断电路设计与仿真研究[D].北京交通大学,2017.[3]刘志浩,高钦和,牛海龙,管文良,李璟玥.基于驱动端电流检测的电磁阀故障诊断研究[J].兵工学报,2014,v.35;No.20807:1083-1090. -全文完-。