韶山4 型电力机车通风系统故障对牵引力输出的制约及改进

引言

韶山 4 型电力机车作为我国铁路运输的主要牵引力设备之一，其性能直接影响到运输效率和安全性。机车的通风系统对牵引力输出起到了至关重要的作用，确保机车电气设备的正常散热，避免过热对机车性能的负面影响。然而，长期以来，韶山 4 型电力机车的通风系统在设计和使用过程中暴露出了一些明显的问题，这些问题逐渐成为制约牵引力输出的主要瓶颈。诸如风扇失效、通风路径不畅、散热不充分等问题直接影响了机车的整体性能，导致牵引力输出下降，严重时可能威胁到机车的正常运行。针对韶山 4 型电力机车通风系统存在的问题进行详细分析并提出有效的改进措施，不仅具有实际应用价值，也对提升电力机车的运行效率具有重要意义。

一、韶山4 型电力机车通风系统故障分析

韶山 4 型电力机车是我国铁路运输的主力机车，其稳定运行对运输效率和安全至关重要。通风系统在机车内部起着至关重要的作用，确保电气设备散热，防止过热故障。然而，随着使用年限的增加，韶山 4 型电力机车的通风系统出现了多种故障，严重影响了牵引力输出和整体性能。常见问题包括风扇损坏、通风管道堵塞和风量不足。风扇电机损耗导致空气流动受阻，管道积尘或腐蚀加剧流动不畅，散热效果降低。通风系统设计不合理，如风道布局不当、通风量不足，也会导致温控不良，进而影响牵引力输出。深入分析通风系统故障并提出改进方案，是提升机车性能的关键。

通风系统故障不仅对机车冷却效果产生直接影响，还极大制约了牵引力的输出。牵引力输出与电气设备的温度控制密切相关，当温度过高时，电气设备的工作效率下降，可能触发过载保护，导致牵引力减弱，甚至引发设备故障。在高负荷或高速运行条件下，通风系统无法及时有效地散热，电气部件的过热加速其老化，进而影响机车的稳定性和可靠性。机车内部散热器的设计也常常存在不足，尤其是旧型号散热器，其散热面积小且热量分布不均，导致温控失衡。特别是在高温季节，这些问题愈加严重，导致机车性能下降，进而影响运输任务的顺利完成。改进通风系统不仅能有效提升牵引力输出，还能增强机车在各种运行条件下的稳定性和可靠性。通过故障排查、风扇电机、电路及管道的优化，改善散热器的配置，将确保机车能够在多种环境下正常运行。

二、通风系统故障对牵引力输出的影响及其机理

韶山 4 型电力机车的牵引力输出是机车运行效率的核心指标，而通风系统故障直接影响牵引力的稳定性和输出能力。机车在运行时，电力驱动系统和电气设备产生大量的热量，如果通风系统故障，无法有效带走这些热量，电气设备的温度将快速升高，导致系统效率下降。具体来说，通风系统故障的影响主要体现在两个方面：一是牵引力输出的减少，二是机车运行的安全性降低。通风系统不能有效带走电机、变压器等设备产生的热量，导致设备温度过高，进而引起电气设备的过载保护，直接影响牵引力输出。在高温环境下，电气设备的电阻增大，导致电流减少，从而牵引力减弱，影响机车的牵引能力。温度过高还会加速设备的老化和损坏，使得电气部件的性能长期处于低效状态，降低机车的运行稳定性和可靠性。

通风系统故障可能引发机车牵引力输出的非线性变化，尤其在长时间高速运行中，故障的影响可能仅在某些阶段显现，而在其他阶段机车运行正常，这种波动使得牵引力输出难以预测。非线性影响不仅改变牵引力的绝对值，还会影响其动态稳定性，进而影响加速、减速及行车安全。通风系统失效可能导致牵引力突变，使得列车在关键时刻无法完成必要操作，增加运行风险，尤其在山区或复杂线路中，可能引发安全事故。确保通风系统的正常运行对保障牵引力输出和行车安全至关重要。从机理上讲，通风系统的故障导致温控失效，无法有效散热，使电气设备过热，进而影响性能。过热的电机磁场强度减弱，导致电流输出不足，牵引力减弱。温控失效的影响逐步积累，通常在高负荷运行后表现为牵引力不稳定。解决通风系统故障需要综合考虑风扇、散热设计及空气流通路径等因素，进行深入分析与优化。

三、韶山4 型电力机车通风系统的改进措施与实施策略

为了有效解决韶山 ⁴ 型电力机车通风系统的故障问题，提升机车的牵引力输出，改进通风系统的设计和性能至关重要。在风扇系统方面，应该采用高效、耐用的风扇电机，并通过定期检查和维护，避免风扇电机出现过早的损耗。对于已经出现问题的风扇，应及时更换和修复，以确保风量和散热效果的稳定。可以通过增加风扇的数量或者采用高效风扇设计，提升风扇系统的整体散热能力。针对通风管道的问题，可以在通风管道的设计上进行优化，减少阻力和堵塞的发生，确保空气流通畅通。在现有设计的基础上，可以对风道进行重新布局，优化空气流通的路径，提高通风系统的效率，保证空气能够充分流通到机车的各个需要散热的部件。

散热器的设计也应得到关注。现有散热器的散热面积较小，热量分布不均，导致散热效果不佳。针对这一问题，可以考虑使用更加先进的散热技术和材料，如采用高热导性材料增加散热器的散热能力，或者通过增加散热器的表面积，提高其散热效率。散热器的布局应尽量使热量得到均匀分布，避免局部过热现象的发生。在实施改进措施时，还需要加强机车通风系统的监测和维护。通过引入智能化监控系统，实时监测机车通风系统的运行状态和温度变化，能够提前发现潜在问题，并进行及时处理。定期进行系统的维护和检修，确保各个部件的正常运行，避免由于设备老化和损坏导致的故障。最终，通过这些综合措施的实施，不仅能够解决通风系统故障问题，还能够为韶山 4 型电力机车的长期稳定运行提供有力保障。

结语

韶山 4 型电力机车通风系统的故障对牵引力输出具有显著影响，既影响机车的性能，也威胁到运行安全。解决通风系统故障需要从故障排查、设计优化及系统改进等方面入手，提高通风效率，确保温控系统的正常运作。通过提升风扇性能、改进散热器设计、优化空气流通路径，可以有效减少故障发生，确保机车牵引力的稳定输出和安全运行。对通风系统的持续监测和优化，将为提高电力机车整体性能和保障铁路运输的安全性提供坚实保障。

参考文献

[1] 杜建波 . 基于故障树的电力机车高压系统故障分析及检修优化[D].: 中国铁道科学研究院 ,2019.

[2] 陆远 . 韶山 8 型电力机车通风冷却系统性能分析与改进措施[D]. 四川省 : 西南交通大学 ,2016.

刘勇 男 汉 1972.06 本科 研究方向：铁道机务类（机车运用）