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摘要：电磁阀作为控制机车制动机的关键构件，与设备运行有直接关系。本篇文章阐明了制动机电磁阀的工作原理，对使用过程中所出现的各类故障数据进行了分析，统计，明确常见的几种电磁阀故障因素和类型，结合过往经验和实际工作情况，提出改善措施，希望为后续电磁阀技术进步提供参考。
关键词：轨道机车；制动机；电磁阀故障；改进措施
引言
目前几种常用的机车制动机一般选择高频电磁阀，压力传感器以及ＰＷＭ 脉宽调制方式实现压力精准控制。总的来讲，这种EP闭环模拟控制方式使用范围广泛，使用频率较高，作为模拟环节中的重要组成部分，高频电磁阀的使用受到了高度重视，文章结合实际，对常见的几种机车制动机电磁阀故障问题进行了分析统计，通过实验了解故障原因，结合优化方案解决故障问题，提高电磁阀使用寿命和性能。
1 电磁阀原理
以下两种电磁阀在机车制动机中应用范围较广：首先是直动式电磁阀。主动式电磁阀结构如下图1所示，通过具体图解，我们了解到直动式电磁阀底部安装有复位弹簧，处于无负载状态下，阀芯在高位，端口2和1之间的通路不能连接，主要导通端口2和端口3。若直动式电磁阀处于充电状态下，阀芯将会受到影响从而出现位置下移，最终处于底位，主要原理是主衔铁受到励磁线圈作用产生压力，在此状态下，端口2和端口3之间的通路被隔断，通路为端口2和端口1。下图1所示的状态图中能够了解到，直动式电磁阀主要包括两个位置状态，能够控制三个通路之间的导通和截断，一般在流量小，响应时间短的场合比较合适。
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图１ 直动式电磁阀的内部结构
从电磁阀的主要工作原理中，我们明确电磁阀通气时间的长短，直接决定了各通路的开合时间，因此，通气时间长短作为机车控制单元的主要参数在研究电磁阀故障问题时占据重要地位，属于重要参数。一般来讲，电磁阀的开断时间非常小，基本不超过20毫秒。
另外一种电磁阀是先导式电磁阀。主要设备结构参照下图2。结合理论知识和图纸了解到，先导式电磁阀主要采用内部弹簧复位和手动按钮的方式进行电磁阀控制。先导式电磁阀可通过设备上部的电磁装置控制压力气体进入阀体，控制是否通电。一般在流量较大，速度反映要求不高的场合应用频率高。
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图２ 先导式电磁阀的内部结构
2 电磁阀故障数据统计
为了解真实的电磁阀故障数据，明确设备故障原因，技术人员在电力机车和内燃机机车上安装了制动机电磁阀故障跟踪仪，了解到多个故障类型，并对多个故障数据进行整理和统计，最后通过分析制动机电磁阀故障率的分布特征了解到具体故障形式和故障原因。此次实验每个实验周期为六个月，直动式电磁阀和先导式电磁阀的故障频率呈现了时间分布越长，故障频率越高的状态，从实验结果来看，18~24个月区间整体故障频率最高。通过技术人员分析发现，导致机车制动机电磁阀出现故障的原因主要有以下几点：（1）固体杂质过多导致气路不通畅，出现电磁阀卡滞或者漏风。（2）风源含有大量的油气，阀芯橡胶件膨大，影响正常运行。（3）设备零件质量过低，出现电子元件烧损。
3 电磁阀品质改善
通过实验将设备人员统计分析后发现，主要出现了这种故障类型包括设备损毁，杂质过多，压缩气体含油量大等。针对这几种故障类型提出了具有针对性的改善措施。
3.1加装抑制器
加装一只气的方式能够很好解决电压故障问题。首先，为了明确实际使用状态下的电源对电磁阀的供电状况，主要采用了制动机电磁发实际使用过程中电源状态测试的实验方法了解具体情况。此次实验选用的设备机型是ＨＸＤ１ 型电力机车。部分实验数据参照下图3和下图4。
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图3 110Ｖ 定压电磁阀电源
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图4 24Ｖ定压电磁阀电源
结合图三和图四的实验数据了解到未添加抑制器的电磁阀电源电压基本能够达到额定电压的稳定值，也就是110Ｖ／24Ｖ，超调量较小，但是额定电压110V的电磁阀最大正向电压可达130.79V，最大的反向电压则为119.73V，稳定时间长达27ms。24V的电磁阀也存在较大的反向电压，尤其是某些特殊情况下，高频电磁阀的反向电压甚至能够达到额定电压的两倍以上。共地条件下，反向电压不仅会造成设备无法运行，甚至可能会击穿电子元件，因此改善设备运行情况，首先要解决高频电磁阀的反向电压过大问题。反向电压的出现是由于电磁法消磁过程中出现反向电动势，通过添加抑制器的方式解决反向电压过大问题。抑制器的电路工作原理如下图5所示，主要包括电源正极，电源负极，二极管和TVS管等。统计实验数据了解到，添加抑制器后的高频电磁阀电源电压反向电压过大问题有所改善。定压24V的高频电磁阀正向电压最大可达到24.8V反向电压最大仅为12.5V，而定压为110V的高频电磁阀，反向电压最大直径为24.7V，反向电压持续时间也获得大幅度下降。总的来讲，设备元件的耐压等级有所提高，反向电压问题得到改善，运行更加安全稳定。
3.2电磁阀防尘
异物和油污的出现也会严重影响到电磁阀的使用性能，因此建议通过电磁阀防尘的方式降低故障频率。通过实验了解到，固体颗粒较大时，会直接导致电磁阀卡滞，颗粒较小也会影响设备正常运行，结合管路原理解决异物和油污问题，建议技术人员在气路上添加过滤器，提高风源品质。另外，选择合适的润滑油定期进行清洗也可以缓解电磁阀故障。
3.3电磁阀防油污
实验结果证明内燃机车电磁阀卡滞故障频率远高于电力机车，这与内燃机车的运行方式有直接关联。内燃机车风源中油气含量高，经常出现油污，导致橡胶件膨大引起电磁阀卡滞。为了延长电磁阀使用寿命，提高设备使用性能，建议使用油气分离式的过滤器提高风源质量，降低油污量。除此之外，还可以选择密封性更好的电磁阀密封件，例如氟硅橡胶就是耐油、耐高温的优秀材料。
3.4增加电磁阀输出反馈
机车制动机的高频电磁阀运行主要有制动单元控制，控制面板运行程序能够完成逻辑运算，通过操作系统驱使硬件服务，然后将命令输出至输出板，实现对应电磁阀的供电或者电压降低。这种控制方式虽然具备较好的控制性能，但也存在较大缺陷——此控制方式为单向信号输出，设备以及控制面板无法准确了解到电磁阀的工作情况，高压电磁阀动作异常时，设备无法确定，是由于电路不通还是电磁阀出现了机械故障，延长设备修理时间，不能及时解决故障问题。为尽快明确故障原因，排除信号输出异常导致的电磁阀故障，技术人员需将单向沟通方式改为双向反馈模式，添加反馈模块，收集设备运行情况返回控制机构，通过逻辑运算值的相互比对，检测是否出现信号故障，尽快了解故障原因，解决故障问题。
结束语
综上所述，本篇文章阐明了高频电磁阀的工作原理，对常见的几种高频电磁阀故障类型简单介绍并通过实验了解故障原因，结合实际提出改善措施，为延长设备使用寿命，提升设备使用性能提供技术支持。
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