旅客列車常見空氣制動故障及措施

李家兵

(成都鐵路局 車輛處,四川成都610082)

空氣制動故障是影響旅客列車安全運行的主要故障之一,2008年成都鐵路局發(fā)生客車空氣制動故障31件,占總故障的65%,其中制動抱閘11件,制動機起緊急4件,制動管系漏泄5件,遠心集塵器螺栓斷裂5件,單元制動缸不緩解1件,單元制動缸漏泄1件,閘調(diào)器故障2件,其他故障2件。途中制動抱閘、分配閥起緊急、制動管系漏泄、遠心集塵器螺栓斷裂是空氣制動故障的主要現(xiàn)象,單元制動缸和閘調(diào)器故障的數(shù)量少,但故障造成的影響較大,也須重視。

1 故障的調(diào)查分析及措施

針對制動故障高發(fā)的問題,由車輛處組織各車輛段,對常見的制動故障進行了專項調(diào)查分析,并制定了措施。

1.1 104閥故障

發(fā)生非正常抱閘和制動閥起緊急主要與空氣制動機的性能有關(guān)。目前成都鐵路局普通旅客列車主要裝用104閥,只有145輛25K型客車使用的是F8閥。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)。發(fā)生故障的大多是 104閥,因此此次只對104閥的檢修和運用情況進行了調(diào)查。

104閥的核心是主閥的作用部,它采用金屬滑閥(含節(jié)制閥)結(jié)構(gòu),在滑閥和滑閥座上有通孔和槽穴,它們的相對位置決定了壓縮空氣的通路,也就決定了客車制動系統(tǒng)的動作狀態(tài)。由于滑閥與滑閥座、節(jié)制閥與滑閥之間采用的是金屬滑動摩擦運動結(jié)構(gòu),相互之間如果狀態(tài)不良或者有雜物,都會引起動作不到位或密封不良,引發(fā)故障。因此作用部的檢修質(zhì)量是影響104閥性能的關(guān)鍵,調(diào)查作業(yè)部的檢修主要存在以下問題:

(1)研磨的標準不明確。104閥檢修的關(guān)鍵是滑閥、節(jié)制閥研磨?！?04型分配閥檢修試驗技術(shù)條件》規(guī)定“滑閥、滑閥座、節(jié)制閥等各滑動面有劃傷及接觸不嚴密時研磨”,但對研磨的方法沒有明確規(guī)定,客車車輛段現(xiàn)場檢修時采用主要由對研和油石研磨?！惰F路貨車制動裝置檢修規(guī)則》(鐵運〔2008〕15號)3.1.4.2.1對120閥的檢修明確規(guī)定“滑閥、滑閥座、節(jié)制閥等各滑動面接觸不嚴密及有劃傷時研磨。a)滑閥、滑閥座、節(jié)制閥各工作面須用180—240目油石粗研,用320目以上細油石精研?！y與滑閥座之間、節(jié)制閥與滑閥之間不得對研?！?04閥與120閥的滑閥、滑閥座、節(jié)制閥十分相近,檢修標準具有可比性。生產(chǎn)104閥的四川制動科技股份有限公司和沈陽北車西屋軌道制動技術(shù)有限公司也不使用對研的方法?，F(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn),成都、重慶車輛段都還在使用對研的方法,這種方法費時費力,質(zhì)量也不高,試驗臺一次試驗不合格的104閥中,90%是研磨質(zhì)量不合格。由于車輛段分配閥的檢修技術(shù)主要靠師傳,造成對研方法長期流傳使用。

(2)制動室的清潔度控制不到位。由于滑閥結(jié)構(gòu)的特點,對組裝的清潔度有較高要求,《加強客車段修重點檢修單元工藝和裝備的指導意見》(運裝客車〔2005〕325號)要求“各閥和壓力表檢修、組裝、試驗間環(huán)境須清潔、明亮、密閉性好,組裝、試驗間須保持恒溫,24 h降塵量應小于80 mg/m2”,但各車輛段的制動室都存在執(zhí)行不到位的情況,有的檢修和組裝在同一工位上,清潔度無法達到要求。

這些原因造成了104閥的檢修質(zhì)量難以保證,檢修后的制動閥上試驗臺試驗,一次試驗合格率僅70%左右。

(3)運用中工作環(huán)境較差。客車制動用壓縮空氣中凝結(jié)的水是嚴重影響分配閥性能的因素之一。TB/T 3124-2005《機車車輛制動用壓縮空氣質(zhì)量等級及測量方法》規(guī)定,壓縮空氣含水率等級應達到3級,即“壓力露點≤-30℃”,但在實際運用中沒有對此進行檢測,加上空壓機配套的干燥設(shè)備原因,庫內(nèi)壓縮空氣管道內(nèi)積水現(xiàn)象十分普遍。在進行列車試驗時,水會隨壓縮空氣進入車輛的空氣制動系統(tǒng)。列車行駛過程中,機車的供風也存在類似的問題。在分解檢修的104閥中,約有30%的分配閥內(nèi)部有水引起的銹蝕現(xiàn)象。在冬季,水在閥內(nèi)結(jié)冰,會直接導致閥出現(xiàn)故障,這也是冬季104閥故障高發(fā)的原因之一。

針對這種情況,借鑒貨車120閥檢修標準,我們統(tǒng)一規(guī)定淘汰滑閥對研工藝,全部采用油石研磨,通過安排工作者到工廠學習,請技術(shù)專家到車輛段進行指導等方法,使工作者逐步掌握了使用油石研磨的技術(shù)。同時對制動室的環(huán)境要求做了明確規(guī)定,建立了落塵量檢測制度;規(guī)定運用每月必須對首尾各3輛車進行排水檢查,對發(fā)現(xiàn)有水的縮短排水的周期,通過這些措施,抱閘和起緊急故障有了明顯減少,2009年下半年僅發(fā)生4件。

1.2 制動管系漏泄故障

制動管系漏泄主要發(fā)生在管系各接頭部位及單元制動缸,現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn),制動管系在段修和運用維修中存在以下問題:

(1)檢修標準存在漏項?？蛙囍苿庸芟刀涡藓瓦\用都不要求分解檢修,對制動管系橡膠密封件也沒有明確使用壽命,部分活接橡膠密封墊使用時間長達一個廠修期(7—10年),老化嚴重,易造成漏風。檢修和運用發(fā)現(xiàn)活接漏泄時,大部分處理方式是緊固活接箍,造成活接箍預應力過大,容易造成不銹鋼活接箍裂損。

(2)試驗標準存在不足?！惰F路客車運用維修規(guī)程》的附件9《客車制動機單車試驗方法》的2.1.1“制動管漏泄試驗”,2.1.2“全車漏泄試驗”可以檢測制動閥前制動管系的漏泄;1.7規(guī)定“在副風缸、制動缸管路上各裝一塊量程為1.5級的壓力表”,2.1.4“安定試驗”的2.1.4.2規(guī)定“制動缸壓力穩(wěn)定后,保壓1 min,制動缸及制動支管管系漏泄不得超過10 kPa”,從理論上看,試驗標準對漏泄檢測是全面的,可以檢測制動閥之后的管系和制動缸(以下稱制動缸管系)的漏泄。但在對YW25G677746(自重47.8 t,副風缸容積180 dm3)進行試驗時,人為地將單元制動缸接頭松動,造成明顯的漏泄,制動缸管路上的風表上顯示壓力1 min內(nèi)由420 kPa上升到了435 kPa,5 min時還維持在430 kPa,然后開始快速下降,7 min時下降到385 kPa。可見,由于104閥有補風作用,在單車試驗時難以發(fā)現(xiàn)制動缸管系的漏泄。列車試驗存在同樣的問題,加上庫檢作業(yè)時為了方便檢查踏面和制動盤的狀態(tài),通常在列車處于緩解狀態(tài)時進行檢車作業(yè),不易人工聽到漏泄聲音,容易造成制動缸管系漏泄故障長期漏檢,逐步變大,影響行車安全。

(3)檢修過程存在簡化作業(yè)問題?！?5型客車段修規(guī)程》規(guī)定“各管系漏泄檢查:制動管壓力達到600 kPa時保壓,在主支管,各閥接頭處涂肥皂水檢查,不得漏泄。制動管系的總漏泄量每分鐘不得超過10 kPa”;《25K型客車檢修規(guī)程》和《25T型客車檢修規(guī)程》規(guī)定“制動裝置檢修后,各閥作用性能須良好,管路無漏泄”,對具體的檢查方法沒作明確規(guī)定,現(xiàn)場職工主要還是沿用涂肥皂水檢查。由于現(xiàn)在盤形制動客車制動管系復雜,每輛車約有100個接頭,全部涂肥皂水檢查工作量很大,因此工作者往往是先進行試驗,漏泄量超標時才進行涂肥皂水檢查。由于試驗標準的本身存在不足,容易導致制動缸管系漏泄故障漏檢。

對104閥的幾個工作位置進行了分析,發(fā)現(xiàn)在完成安定性試驗后進行2次充風時,壓縮空氣的流動通路是:制動缸壓力空氣→中間體通路→主閥安裝面z孔→主閥體內(nèi)的暗道→均衡活塞上部外圍空間→均衡活塞桿軸向中心孔和徑向孔風口→大氣,制動機形成緩解狀態(tài)。如果2次充風時,將均衡部排風口堵住,則形成了:制動缸壓力空氣→中間體通路→主閥安裝面z孔→主閥體內(nèi)的暗道→均衡活塞上部外圍空間 →均衡活塞桿軸向中心孔和徑向孔風口的整個封閉的壓縮空氣系統(tǒng)。此時制動機不能緩解,制動缸管系的壓縮空氣與均衡部排風口處的壓縮空氣處于連通狀態(tài),同時由于均衡活塞兩側(cè)的壓力處于平衡狀態(tài),均衡閥關(guān)閉,副風缸不能向制動缸補風。如果此時制動缸管系發(fā)生漏泄,均衡部排風口的壓力會同時變化,通過測量均衡部排風口壓力的變化就能測量出制動缸管系的漏泄量。利用這個原理,提出了一個檢測制動缸管系漏泄的試驗方法:掛表試驗法。該方法需要一個工具,如下圖1。

圖1 掛表試驗法工具圖

接頭端留有絲扣,可與均衡部排風口相連接,另一端加裝一個塞門,中間加一個三通,安裝一塊1.5級的空氣壓力表。單車試驗時將均衡部排風嘴取下,將接頭端安裝在排風口上,打開塞門,在進行安定試驗后緩解前將塞門關(guān)閉,單車試驗器手把置1位進行充風,此時風表顯示的風壓即為制動缸管系的風壓。由于沒有了副風缸的補風,風表在一定時間內(nèi)的壓力差即為管系的漏泄量,此方法同時可以測量制動缸的壓力。

在同種狀態(tài)下對YW25G677746進行掛表試驗,裝在均衡部排風口的風表起始壓力為415 kPa,30 s時為340 kPa,60 s時為280 kPa,90 s時的壓力為240 kPa,每分鐘漏泄量在130 kPa左右。減小了漏泄量進行試驗,0、30、60、90 s 時的壓 力分別為 420、390、365、340 kPa,每分鐘漏泄量約為55 kPa;同種狀態(tài)下按正常程序進行試驗,制動缸管路上的風表壓力30 s內(nèi)由420 kPa上升到了433 kPa,7 min之內(nèi)沒有明顯變化。

可見此方法能夠較準確的測量制動缸管系的漏泄,而且操作簡單,對單車試驗和列車試驗均適用。對有制動缸管路傳感器的微控單車試驗器,只需緩解前堵住均衡部排風口即可;對于列車試驗時,可同時對多輛車掛表,以縮短作業(yè)時間。在運用推行此方法時,初期發(fā)現(xiàn)了大量管系漏泄超標的故障,現(xiàn)在每月對列車進行一次掛表試驗,漏泄超標故障基本消除。但需要注意,本方法不能檢測容積室本身或主閥作用部的容積室氣路漏泄。

針對肥皂水使用不方便,工作效率低的問題,使用洗潔精溶液代替肥皂水查找漏泄。具體方法是用普通的餐具洗潔精與水按1∶5的比例兌制,充分攪拌均勻后裝在噴壺內(nèi),使用時直接將洗潔精溶液噴到各管系的接頭處。如果有漏泄,會出現(xiàn)氣泡,根據(jù)漏泄量的不同,氣泡的大小和產(chǎn)生速度會有所不同。此方法與涂肥皂水相比,操作簡單,靈敏度高,形成的泡沫長時間不消失,便于觀察。針對主管活接密封膠墊老化的問題,規(guī)定在客車第2次段修時,更換制動管活接膠墊,檢修和庫檢作業(yè)發(fā)現(xiàn)活接漏風時,需更換密封膠墊后再進行緊固,防止了由于老化及處理不當引起的漏風。

1.3 遠心集成器螺栓斷裂故障

通過對5件遠心集塵器螺栓斷裂故障進行分析,發(fā)現(xiàn)發(fā)生斷裂的都是不銹鋼材質(zhì)的螺栓。普通不銹鋼螺栓具有良好的防腐蝕性能,但機械性能較差,尤其是抗沖擊性能較差。如果組裝時預應力過大,在遠心集塵器不斷地充、排風產(chǎn)生的交變應力作用下,容易發(fā)生裂紋斷裂。通過比較,選用了8.8級中碳鋼螺栓,同時規(guī)定遠心集塵器組裝時不能用風動扳手直接緊固到位,須預緊固后手動緊固到位,防止預應力過大,此后沒有再發(fā)生遠心集塵器螺栓斷裂的問題。

1.4 閘調(diào)器故障

目前,成都鐵路局約有 300輛25G型客車裝有ST1-600型雙向閘瓦間隙自動調(diào)整器(簡稱閘調(diào)器),該型閘調(diào)器客、貨車通用。2008年以來,成都鐵路局發(fā)生閘調(diào)器故障2件。經(jīng)調(diào)查分析,均是引導螺母齒輪磨損,造成動作不良。同時,故障閘調(diào)器的銘牌丟失,不能查到上次大修日期。

《25型客車段修規(guī)程》6.2.10規(guī)定“ST1-600型雙向閘瓦間隙自動調(diào)整器須拆下除銹,試驗良好者可不分解,不良者分解檢修,……”;《鐵路貨車制動裝置檢修規(guī)則》4.1.1規(guī)定“閘調(diào)器的分解檢修周期為6年”,4.1.2.9.2規(guī)定“用1 mm厚鋁板作標志牌,刻打大修標記并鉚裝在閘調(diào)器筒體左側(cè)”?？蛙囘\用環(huán)境比貨車運用環(huán)境差,糞便和洗車清潔劑都容易使鋁制的銘牌容易腐蝕丟失。段修時閘調(diào)器實行互換修,對性能試驗管理比較嚴格,但由于銘牌丟失等原因,對使用時間的管理往往存在漏項,造成一些閘調(diào)器超期使用,內(nèi)部配件磨損嚴重。

針對上述問題,規(guī)定客車閘調(diào)器大修時改用銅或不銹鋼標志牌,防止腐蝕丟失。鑒于客車閘調(diào)器在一個廠修期內(nèi),都會發(fā)生一次大修,因此將閘調(diào)器的大修時間定為兩個段修期,這樣一個廠修期內(nèi)也只發(fā)生一次大修,不增加檢修費用,還提高了閘調(diào)器的可靠性,也便于現(xiàn)場操作。

1.5 其他問題分析和措施

針對目前客車制動橡膠密封件的時間管理不明確的問題,借鑒《鐵路貨車制動裝置檢修規(guī)則》的有關(guān)規(guī)定,明確了客車制動橡膠密封件自制造之日至裝用之間的貯存期不得超過6個月,防止了因長時間貯存造成的老化。對制動配件的備品存放,新品的檢查、試驗做了統(tǒng)一的規(guī)定,防止因存放時間過長產(chǎn)生的故障。對一代STG單元制動缸設(shè)計缺陷引發(fā)的故障,開展了專項整治。

2 取得的效果

在以上調(diào)查實踐的基礎(chǔ)上,制訂了《成都鐵路局客車空氣制動裝置檢修和運用加強措施(試行)》,從制動室清潔度要求、空氣制動配件材料和備品管理、制動配件檢修和試驗、運用作業(yè)、空氣制動配件檢修試驗設(shè)備管理、作業(yè)管理和故障統(tǒng)計分析6個方面進行了詳細的規(guī)定,使現(xiàn)場對制動裝置的檢修和運用工作得到了明顯提高。各段執(zhí)行后,客車空氣制動故障得到了有效控制,2009年下半年至2010-06,統(tǒng)計到的客車空氣制動故障下降到8件。

3 結(jié)束語

通過以上措施,成都鐵路局的客車空氣制動故障大幅度下降,但絕對數(shù)量仍然較高,仍然是客車的主要故障之一?？蛙嚳諝庵苿庸收系陌l(fā)生除了車輛制動裝置的問題外,還受機車供風、司機操作等多種因素的影響,而且有些隨機性強,還須認真開展故障統(tǒng)計分析,查找出真實原因,制定行之有效的措施,進一步減少客車制動故障的發(fā)生,保證客車行車安全。

[1] 鐵路貨車制動裝置檢修規(guī)則(鐵運[2008]15號)[S].北京:中國鐵道出版社,2008.

[2] 鐵路客車運用維修規(guī)程[S].北京:中國鐵道出版社,2006.

[3] 25K型客車檢修規(guī)程[S].北京:中國鐵道出版社,2001.

[4] 25T型客車檢修規(guī)程[S].北京:中國鐵道出版社,2006.

[5] TB/T 3124-2005.機車車輛制動用壓縮空氣質(zhì)量等級及測量方法[S].

[6] 夏寅蓀,黃德山,何 力.104型空氣及電空制動機[M].北京:中國鐵道出版社,2001.