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摘 要本文针对朔黄线冬季大雪天气下，制动风机进风口经常出现的冰雪冻结导致机车故障停车的情况进行了分析，并提出采用过滤装置、加热及风筒加温等三个途径对制动风机进风口进行防护，通过进风口处的冰雪进行阻挡、加温等措施，避免堵塞，确保机车在大雪天气下的正常工作。
关键词惯性导流装置；电伴热；风机；温控
中图分类号U2文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)111-0219-02
朔黄线运用的SS4、SS4B电力机车制动风机进风口株洲厂原设计在车体底架下部采用2×20钢板网密封，在冬季下大雪时易发生轨道积雪通过钢板网吸入制风机，造成叶片堵转，从而发生辅过流故障；还有可能因积雪进入制动电阻带造成主回路接地故障。2009年朔黄线因此故障造成23起机车途停，给运行安全和运用可靠性带来很大影响。由于机车下部空间紧张以及制风机冷却通风风路设计因素所限，长时间以来一直未能找到一种行之有效的解决措施。
目前国铁机车有两种做法。
1）在冬季将机车制动电阻主回路甩开，尽量不使用电阻制动。
2）在原钢板网下增加挡雪帽。前者会给机车运用带来安全隐患，而后者则需要定期派工人钻入车底对冻结在挡雪帽上的积雪进行请理，不但费时费工，而且有可能因积雪堵塞造成制动电阻进风量过小而发生烧损；甚至春夏季节因担心柳絮堵塞挡雪帽，还需要定期拆除，给运用部门带来很大的维护工作量。因此有必要研制一种SS4B机车制动风机进风口防雪化雪装置（以下简称装置），用于自动消除制动风机进风口附着冰雪。
1使用环境分析
1）SS4G、SS4B机车电阻制动风机进风口位于车体底架下部，空间狭小，一直没有进行特殊防护处理。和谐号HXD01系列机车侧墙过滤网所选用惯性除尘过滤式的原理和原材料，成为SS4系列机车电阻制动装置的通风过滤所需的特殊过滤装置。不有效处理通风口就不能有效地阻挡冰雪、纸片、树叶、花瓣、柳絮杂物等进入电阻柜的通风口，从而引发故障。
2）目前SS4B机车冬季下雪天发生辅助回路过载，制动主回路接地等故障问题，就是因为制动风机入风口处，在冬季比较寒冷的时候，容易侵入冰雪。如果机车运行停止后，融化掉的冰雪就会凝结成冰附着在制动风机上，造成风机的堵塞、接地等故障。而要解决此问题，就必须加装特制的过滤装置，使杂物不能进入，避免冰雪附着冷凝。
2装置总体设计思路及配件选用
根据以上分析结果，装置主要从挡雪和加温化雪两个方面着手考虑。基主要设计思路如下所述。
1）装置总体上采用过滤装置、加热及风筒加温等三个途径基本解决SS4B机车冬季下雪天发生辅助回路过载，制动主回路接地等故障问题。通过采用特制的过滤装置对大片雪花进行阻挡，以避免大量冰雪通过原铁网板吸入制动电阻柜内。因过滤装置本身是加热体，冰雪不易冻结，能保证正常通风，同时不需人工清理冻结冰雪。为增大进风量，设有可调节侧面进风口，侧面进风口吸入少量雪粉，会在风道温度下融化，使之不会进入到电阻柜，消除了制动电阻柜接地故障。
装置有惯性导流过滤电伴热加热装置及主控回路组成，在保证风机通风量的基础上，满足除尘、防雪、化雪导流等功能。为更有效的解决该问题，考虑外界环境的变化，必须优化保护措施。因此，加装自动温控装置实现温度达到设定值自动切断电源，低于温度设定值自动开启功能，有效保护正常工作的功能。装置外形见图1。
2）加热装置选用进口自控电伴热导线，其具有节约能源，安装简便的特点，基本不需要维修，温控准确，加热迅速、均匀，自动调节控制温度不会过高或过低。它的形体就是平行的两根导线，既有很好的绝缘层，又很柔软，可以做成任何所需要的体状，具有耐油、耐水、耐冰冻、耐腐蚀、耐风沙的特性，最高可以产生50 ℃～210 ℃的温度，自动保温110 ℃～150 ℃，是安全、可靠的加热材料。
3装置工作原理
1）惯性导流过滤电伴热加热装置延缓特殊的过滤功能使能有效保护杂物等直接快速进入制动风机，同时制动风机进风口处经过装置本体的排风量会有所降低，依据实际情况和计算得出得出结论：进风口惯性倒流装置主要是对进入风机的有效风量起到一定的阻碍作用，使风中夹杂的其他物质遇到惯性倒流装置后改变了原有的风向，改为迂回进入制动风机，冰雪遇到装置会也会融化掉，然后受自然重力影响滑落到地表而不会被风机吸入制动风机，起到过滤风中杂质的作用。
惯性导流装置改变风速风向示意图如图2所示。
2）装置选择8BTV2、5.5×15×125自调控电伴热线做为加热元件。加热温度95 ℃～105 ℃，重量400 g/m，功率45 W/m，电压AC380 V。将其制作惯性导流过滤电伴热加热的特种装置，遮挡制动风机入口处。当接通电源10 min后，过渡风道即加热到90 ℃～100 ℃并保温。考虑到制动风机绝缘温度，又要确保轴承温度不受影响，还需考虑从过滤装置漏进来的粉状冰雪融化，不会再冻结风机叶轮现象，选择此档温度材料是符合机车运行环境要求的最佳途径。
3）当惯性导流装置加热板开启加热功能时，根据环境状况选择强弱，当加热板温度超过设定值（105 ℃）时，温度传感器自动检测加热板温度，通过自动温控装置停止给加热板输出功率，使加热板不至于超过设定的最高温度。当加热板温度低于（60 ℃）下线设定值时，自动开启输出功率，使加热板温度上升。这样始终有效的将加热板有效的在控制范围工作。有效弥补低温不热，高温过热的缺陷。控制工作原理图如图3所示。
4）控制电源屏内的保护开关最后一个作为制动风道的加热电源开关。因功率小，司机操作方便，在需要加热时（即冬季雨雪天），司机合蓄电池闸刀时，顺便合上开关，即可自动加热、保温，保证化雪、消雪，操作简单快捷。装置的温度控制盒，可装于制动电阻柜附近（车内），要利用狭窄有效的空间，确保防震性能，便于安装。安装使用示意图如图4所示。
4装置使用前景和效益
本项目实施后，按推广前后因此造成的机破事故变化计算产生效益情况。
据统计，加装本装置前，年发生途停为23件，累积故障延时138 min；加装本装置后年发生途停预计降至每年2件，累积故障延时12 min，每年度预计减损失：（138-12）×2.8=352.8万元。
另外，如果考虑到因机破造成机车途停后的返修损失，以及加装该装置之前清除积雪的维修成本，则该项目产生的经济价值会更大；同时加装该装置后可以提高机车的工作可靠性，确保运输生产有序进行，产生较好的社会效益。
5结束语
SS4B机车制动风机进风口防雪化雪装置是针对朔黄线冬季大雪天气下，制动风机进风口经常出现的冰雪冻结导致机车故障停车的实际情况采取的改进方案，充分考虑了电力机车的自身特点，并提出采用过滤装置、加热及风筒加温等三个途径对制动风机进风口进行防护，通过进风口处的冰雪进行阻挡、加温等措施，避免堵塞，确保机车在大雪天气下的正常工作，确保运输安全畅通，具有良好的使用前景。
参考文献
[1]刘友梅.韶山4B型电力机车[M].北京:中国铁道出版社,1999.
[2]焦玉清.电伴热带的安装及常见故障检修方法[J].中国设备工程,2006,12.
[3]林金丁.电伴热带的应用与调试[J].安装,2007,4.
作者简介
宁兴良，男，山西稷山人，高级工程师。
关键词惯性导流装置；电伴热；风机；温控
中图分类号U2文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)111-0219-02
朔黄线运用的SS4、SS4B电力机车制动风机进风口株洲厂原设计在车体底架下部采用2×20钢板网密封，在冬季下大雪时易发生轨道积雪通过钢板网吸入制风机，造成叶片堵转，从而发生辅过流故障；还有可能因积雪进入制动电阻带造成主回路接地故障。2009年朔黄线因此故障造成23起机车途停，给运行安全和运用可靠性带来很大影响。由于机车下部空间紧张以及制风机冷却通风风路设计因素所限，长时间以来一直未能找到一种行之有效的解决措施。
目前国铁机车有两种做法。
1）在冬季将机车制动电阻主回路甩开，尽量不使用电阻制动。
2）在原钢板网下增加挡雪帽。前者会给机车运用带来安全隐患，而后者则需要定期派工人钻入车底对冻结在挡雪帽上的积雪进行请理，不但费时费工，而且有可能因积雪堵塞造成制动电阻进风量过小而发生烧损；甚至春夏季节因担心柳絮堵塞挡雪帽，还需要定期拆除，给运用部门带来很大的维护工作量。因此有必要研制一种SS4B机车制动风机进风口防雪化雪装置（以下简称装置），用于自动消除制动风机进风口附着冰雪。
1使用环境分析
1）SS4G、SS4B机车电阻制动风机进风口位于车体底架下部，空间狭小，一直没有进行特殊防护处理。和谐号HXD01系列机车侧墙过滤网所选用惯性除尘过滤式的原理和原材料，成为SS4系列机车电阻制动装置的通风过滤所需的特殊过滤装置。不有效处理通风口就不能有效地阻挡冰雪、纸片、树叶、花瓣、柳絮杂物等进入电阻柜的通风口，从而引发故障。
2）目前SS4B机车冬季下雪天发生辅助回路过载，制动主回路接地等故障问题，就是因为制动风机入风口处，在冬季比较寒冷的时候，容易侵入冰雪。如果机车运行停止后，融化掉的冰雪就会凝结成冰附着在制动风机上，造成风机的堵塞、接地等故障。而要解决此问题，就必须加装特制的过滤装置，使杂物不能进入，避免冰雪附着冷凝。
2装置总体设计思路及配件选用
根据以上分析结果，装置主要从挡雪和加温化雪两个方面着手考虑。基主要设计思路如下所述。
1）装置总体上采用过滤装置、加热及风筒加温等三个途径基本解决SS4B机车冬季下雪天发生辅助回路过载，制动主回路接地等故障问题。通过采用特制的过滤装置对大片雪花进行阻挡，以避免大量冰雪通过原铁网板吸入制动电阻柜内。因过滤装置本身是加热体，冰雪不易冻结，能保证正常通风，同时不需人工清理冻结冰雪。为增大进风量，设有可调节侧面进风口，侧面进风口吸入少量雪粉，会在风道温度下融化，使之不会进入到电阻柜，消除了制动电阻柜接地故障。
装置有惯性导流过滤电伴热加热装置及主控回路组成，在保证风机通风量的基础上，满足除尘、防雪、化雪导流等功能。为更有效的解决该问题，考虑外界环境的变化，必须优化保护措施。因此，加装自动温控装置实现温度达到设定值自动切断电源，低于温度设定值自动开启功能，有效保护正常工作的功能。装置外形见图1。
2）加热装置选用进口自控电伴热导线，其具有节约能源，安装简便的特点，基本不需要维修，温控准确，加热迅速、均匀，自动调节控制温度不会过高或过低。它的形体就是平行的两根导线，既有很好的绝缘层，又很柔软，可以做成任何所需要的体状，具有耐油、耐水、耐冰冻、耐腐蚀、耐风沙的特性，最高可以产生50 ℃～210 ℃的温度，自动保温110 ℃～150 ℃，是安全、可靠的加热材料。
3装置工作原理
1）惯性导流过滤电伴热加热装置延缓特殊的过滤功能使能有效保护杂物等直接快速进入制动风机，同时制动风机进风口处经过装置本体的排风量会有所降低，依据实际情况和计算得出得出结论：进风口惯性倒流装置主要是对进入风机的有效风量起到一定的阻碍作用，使风中夹杂的其他物质遇到惯性倒流装置后改变了原有的风向，改为迂回进入制动风机，冰雪遇到装置会也会融化掉，然后受自然重力影响滑落到地表而不会被风机吸入制动风机，起到过滤风中杂质的作用。
惯性导流装置改变风速风向示意图如图2所示。
2）装置选择8BTV2、5.5×15×125自调控电伴热线做为加热元件。加热温度95 ℃～105 ℃，重量400 g/m，功率45 W/m，电压AC380 V。将其制作惯性导流过滤电伴热加热的特种装置，遮挡制动风机入口处。当接通电源10 min后，过渡风道即加热到90 ℃～100 ℃并保温。考虑到制动风机绝缘温度，又要确保轴承温度不受影响，还需考虑从过滤装置漏进来的粉状冰雪融化，不会再冻结风机叶轮现象，选择此档温度材料是符合机车运行环境要求的最佳途径。
3）当惯性导流装置加热板开启加热功能时，根据环境状况选择强弱，当加热板温度超过设定值（105 ℃）时，温度传感器自动检测加热板温度，通过自动温控装置停止给加热板输出功率，使加热板不至于超过设定的最高温度。当加热板温度低于（60 ℃）下线设定值时，自动开启输出功率，使加热板温度上升。这样始终有效的将加热板有效的在控制范围工作。有效弥补低温不热，高温过热的缺陷。控制工作原理图如图3所示。
4）控制电源屏内的保护开关最后一个作为制动风道的加热电源开关。因功率小，司机操作方便，在需要加热时（即冬季雨雪天），司机合蓄电池闸刀时，顺便合上开关，即可自动加热、保温，保证化雪、消雪，操作简单快捷。装置的温度控制盒，可装于制动电阻柜附近（车内），要利用狭窄有效的空间，确保防震性能，便于安装。安装使用示意图如图4所示。
4装置使用前景和效益
本项目实施后，按推广前后因此造成的机破事故变化计算产生效益情况。
据统计，加装本装置前，年发生途停为23件，累积故障延时138 min；加装本装置后年发生途停预计降至每年2件，累积故障延时12 min，每年度预计减损失：（138-12）×2.8=352.8万元。
另外，如果考虑到因机破造成机车途停后的返修损失，以及加装该装置之前清除积雪的维修成本，则该项目产生的经济价值会更大；同时加装该装置后可以提高机车的工作可靠性，确保运输生产有序进行，产生较好的社会效益。
5结束语
SS4B机车制动风机进风口防雪化雪装置是针对朔黄线冬季大雪天气下，制动风机进风口经常出现的冰雪冻结导致机车故障停车的实际情况采取的改进方案，充分考虑了电力机车的自身特点，并提出采用过滤装置、加热及风筒加温等三个途径对制动风机进风口进行防护，通过进风口处的冰雪进行阻挡、加温等措施，避免堵塞，确保机车在大雪天气下的正常工作，确保运输安全畅通，具有良好的使用前景。
参考文献
[1]刘友梅.韶山4B型电力机车[M].北京:中国铁道出版社,1999.
[2]焦玉清.电伴热带的安装及常见故障检修方法[J].中国设备工程,2006,12.
[3]林金丁.电伴热带的应用与调试[J].安装,2007,4.
作者简介
宁兴良，男，山西稷山人，高级工程师。