旅客列车常见空气制动故障及措施

李家兵

(成都铁路局 车辆处,四川成都610082)

空气制动故障是影响旅客列车安全运行的主要故障之一,2008年成都铁路局发生客车空气制动故障31件,占总故障的65%,其中制动抱闸11件,制动机起紧急4件,制动管系漏泄5件,远心集尘器螺栓断裂5件,单元制动缸不缓解1件,单元制动缸漏泄1件,闸调器故障2件,其他故障2件。途中制动抱闸、分配阀起紧急、制动管系漏泄、远心集尘器螺栓断裂是空气制动故障的主要现象,单元制动缸和闸调器故障的数量少,但故障造成的影响较大,也须重视。

1 故障的调查分析及措施

针对制动故障高发的问题,由车辆处组织各车辆段,对常见的制动故障进行了专项调查分析,并制定了措施。

1.1 104阀故障

发生非正常抱闸和制动阀起紧急主要与空气制动机的性能有关。目前成都铁路局普通旅客列车主要装用104阀,只有145辆25K型客车使用的是F8阀。调查中发现。发生故障的大多是 104阀,因此此次只对104阀的检修和运用情况进行了调查。

104阀的核心是主阀的作用部,它采用金属滑阀(含节制阀)结构,在滑阀和滑阀座上有通孔和槽穴,它们的相对位置决定了压缩空气的通路,也就决定了客车制动系统的动作状态。由于滑阀与滑阀座、节制阀与滑阀之间采用的是金属滑动摩擦运动结构,相互之间如果状态不良或者有杂物,都会引起动作不到位或密封不良,引发故障。因此作用部的检修质量是影响104阀性能的关键,调查作业部的检修主要存在以下问题:

(1)研磨的标准不明确。104阀检修的关键是滑阀、节制阀研磨。《104型分配阀检修试验技术条件》规定“滑阀、滑阀座、节制阀等各滑动面有划伤及接触不严密时研磨”,但对研磨的方法没有明确规定,客车车辆段现场检修时采用主要由对研和油石研磨。《铁路货车制动装置检修规则》(铁运〔2008〕15号)3.1.4.2.1对120阀的检修明确规定“滑阀、滑阀座、节制阀等各滑动面接触不严密及有划伤时研磨。a)滑阀、滑阀座、节制阀各工作面须用180—240目油石粗研,用320目以上细油石精研。……滑阀与滑阀座之间、节制阀与滑阀之间不得对研。”104阀与120阀的滑阀、滑阀座、节制阀十分相近,检修标准具有可比性。生产104阀的四川制动科技股份有限公司和沈阳北车西屋轨道制动技术有限公司也不使用对研的方法。现场调查发现,成都、重庆车辆段都还在使用对研的方法,这种方法费时费力,质量也不高,试验台一次试验不合格的104阀中,90%是研磨质量不合格。由于车辆段分配阀的检修技术主要靠师传,造成对研方法长期流传使用。

(2)制动室的清洁度控制不到位。由于滑阀结构的特点,对组装的清洁度有较高要求,《加强客车段修重点检修单元工艺和装备的指导意见》(运装客车〔2005〕325号)要求“各阀和压力表检修、组装、试验间环境须清洁、明亮、密闭性好,组装、试验间须保持恒温,24 h降尘量应小于80 mg/m2”,但各车辆段的制动室都存在执行不到位的情况,有的检修和组装在同一工位上,清洁度无法达到要求。

这些原因造成了104阀的检修质量难以保证,检修后的制动阀上试验台试验,一次试验合格率仅70%左右。

(3)运用中工作环境较差。客车制动用压缩空气中凝结的水是严重影响分配阀性能的因素之一。TB/T 3124-2005《机车车辆制动用压缩空气质量等级及测量方法》规定,压缩空气含水率等级应达到3级,即“压力露点≤-30℃”,但在实际运用中没有对此进行检测,加上空压机配套的干燥设备原因,库内压缩空气管道内积水现象十分普遍。在进行列车试验时,水会随压缩空气进入车辆的空气制动系统。列车行驶过程中,机车的供风也存在类似的问题。在分解检修的104阀中,约有30%的分配阀内部有水引起的锈蚀现象。在冬季,水在阀内结冰,会直接导致阀出现故障,这也是冬季104阀故障高发的原因之一。

针对这种情况,借鉴货车120阀检修标准,我们统一规定淘汰滑阀对研工艺,全部采用油石研磨,通过安排工作者到工厂学习,请技术专家到车辆段进行指导等方法,使工作者逐步掌握了使用油石研磨的技术。同时对制动室的环境要求做了明确规定,建立了落尘量检测制度;规定运用每月必须对首尾各3辆车进行排水检查,对发现有水的缩短排水的周期,通过这些措施,抱闸和起紧急故障有了明显减少,2009年下半年仅发生4件。

1.2 制动管系漏泄故障

制动管系漏泄主要发生在管系各接头部位及单元制动缸,现场调查发现,制动管系在段修和运用维修中存在以下问题:

(1)检修标准存在漏项。客车制动管系段修和运用都不要求分解检修,对制动管系橡胶密封件也没有明确使用寿命,部分活接橡胶密封垫使用时间长达一个厂修期(7—10年),老化严重,易造成漏风。检修和运用发现活接漏泄时,大部分处理方式是紧固活接箍,造成活接箍预应力过大,容易造成不锈钢活接箍裂损。

(2)试验标准存在不足。《铁路客车运用维修规程》的附件9《客车制动机单车试验方法》的2.1.1“制动管漏泄试验”,2.1.2“全车漏泄试验”可以检测制动阀前制动管系的漏泄;1.7规定“在副风缸、制动缸管路上各装一块量程为1.5级的压力表”,2.1.4“安定试验”的2.1.4.2规定“制动缸压力稳定后,保压1 min,制动缸及制动支管管系漏泄不得超过10 kPa”,从理论上看,试验标准对漏泄检测是全面的,可以检测制动阀之后的管系和制动缸(以下称制动缸管系)的漏泄。但在对YW25G677746(自重47.8 t,副风缸容积180 dm3)进行试验时,人为地将单元制动缸接头松动,造成明显的漏泄,制动缸管路上的风表上显示压力1 min内由420 kPa上升到了435 kPa,5 min时还维持在430 kPa,然后开始快速下降,7 min时下降到385 kPa。可见,由于104阀有补风作用,在单车试验时难以发现制动缸管系的漏泄。列车试验存在同样的问题,加上库检作业时为了方便检查踏面和制动盘的状态,通常在列车处于缓解状态时进行检车作业,不易人工听到漏泄声音,容易造成制动缸管系漏泄故障长期漏检,逐步变大,影响行车安全。

(3)检修过程存在简化作业问题。《25型客车段修规程》规定“各管系漏泄检查:制动管压力达到600 kPa时保压,在主支管,各阀接头处涂肥皂水检查,不得漏泄。制动管系的总漏泄量每分钟不得超过10 kPa”;《25K型客车检修规程》和《25T型客车检修规程》规定“制动装置检修后,各阀作用性能须良好,管路无漏泄”,对具体的检查方法没作明确规定,现场职工主要还是沿用涂肥皂水检查。由于现在盘形制动客车制动管系复杂,每辆车约有100个接头,全部涂肥皂水检查工作量很大,因此工作者往往是先进行试验,漏泄量超标时才进行涂肥皂水检查。由于试验标准的本身存在不足,容易导致制动缸管系漏泄故障漏检。

对104阀的几个工作位置进行了分析,发现在完成安定性试验后进行2次充风时,压缩空气的流动通路是:制动缸压力空气→中间体通路→主阀安装面z孔→主阀体内的暗道→均衡活塞上部外围空间→均衡活塞杆轴向中心孔和径向孔风口→大气,制动机形成缓解状态。如果2次充风时,将均衡部排风口堵住,则形成了:制动缸压力空气→中间体通路→主阀安装面z孔→主阀体内的暗道→均衡活塞上部外围空间 →均衡活塞杆轴向中心孔和径向孔风口的整个封闭的压缩空气系统。此时制动机不能缓解,制动缸管系的压缩空气与均衡部排风口处的压缩空气处于连通状态,同时由于均衡活塞两侧的压力处于平衡状态,均衡阀关闭,副风缸不能向制动缸补风。如果此时制动缸管系发生漏泄,均衡部排风口的压力会同时变化,通过测量均衡部排风口压力的变化就能测量出制动缸管系的漏泄量。利用这个原理,提出了一个检测制动缸管系漏泄的试验方法:挂表试验法。该方法需要一个工具,如下图1。

图1 挂表试验法工具图

接头端留有丝扣,可与均衡部排风口相连接,另一端加装一个塞门,中间加一个三通,安装一块1.5级的空气压力表。单车试验时将均衡部排风嘴取下,将接头端安装在排风口上,打开塞门,在进行安定试验后缓解前将塞门关闭,单车试验器手把置1位进行充风,此时风表显示的风压即为制动缸管系的风压。由于没有了副风缸的补风,风表在一定时间内的压力差即为管系的漏泄量,此方法同时可以测量制动缸的压力。

在同种状态下对YW25G677746进行挂表试验,装在均衡部排风口的风表起始压力为415 kPa,30 s时为340 kPa,60 s时为280 kPa,90 s时的压力为240 kPa,每分钟漏泄量在130 kPa左右。减小了漏泄量进行试验,0、30、60、90 s 时的压 力分别为 420、390、365、340 kPa,每分钟漏泄量约为55 kPa;同种状态下按正常程序进行试验,制动缸管路上的风表压力30 s内由420 kPa上升到了433 kPa,7 min之内没有明显变化。

可见此方法能够较准确的测量制动缸管系的漏泄,而且操作简单,对单车试验和列车试验均适用。对有制动缸管路传感器的微控单车试验器,只需缓解前堵住均衡部排风口即可;对于列车试验时,可同时对多辆车挂表,以缩短作业时间。在运用推行此方法时,初期发现了大量管系漏泄超标的故障,现在每月对列车进行一次挂表试验,漏泄超标故障基本消除。但需要注意,本方法不能检测容积室本身或主阀作用部的容积室气路漏泄。

针对肥皂水使用不方便,工作效率低的问题,使用洗洁精溶液代替肥皂水查找漏泄。具体方法是用普通的餐具洗洁精与水按1∶5的比例兑制,充分搅拌均匀后装在喷壶内,使用时直接将洗洁精溶液喷到各管系的接头处。如果有漏泄,会出现气泡,根据漏泄量的不同,气泡的大小和产生速度会有所不同。此方法与涂肥皂水相比,操作简单,灵敏度高,形成的泡沫长时间不消失,便于观察。针对主管活接密封胶垫老化的问题,规定在客车第2次段修时,更换制动管活接胶垫,检修和库检作业发现活接漏风时,需更换密封胶垫后再进行紧固,防止了由于老化及处理不当引起的漏风。

1.3 远心集成器螺栓断裂故障

通过对5件远心集尘器螺栓断裂故障进行分析,发现发生断裂的都是不锈钢材质的螺栓。普通不锈钢螺栓具有良好的防腐蚀性能,但机械性能较差,尤其是抗冲击性能较差。如果组装时预应力过大,在远心集尘器不断地充、排风产生的交变应力作用下,容易发生裂纹断裂。通过比较,选用了8.8级中碳钢螺栓,同时规定远心集尘器组装时不能用风动扳手直接紧固到位,须预紧固后手动紧固到位,防止预应力过大,此后没有再发生远心集尘器螺栓断裂的问题。

1.4 闸调器故障

目前,成都铁路局约有 300辆25G型客车装有ST1-600型双向闸瓦间隙自动调整器(简称闸调器),该型闸调器客、货车通用。2008年以来,成都铁路局发生闸调器故障2件。经调查分析,均是引导螺母齿轮磨损,造成动作不良。同时,故障闸调器的铭牌丢失,不能查到上次大修日期。

《25型客车段修规程》6.2.10规定“ST1-600型双向闸瓦间隙自动调整器须拆下除锈,试验良好者可不分解,不良者分解检修,……”;《铁路货车制动装置检修规则》4.1.1规定“闸调器的分解检修周期为6年”,4.1.2.9.2规定“用1 mm厚铝板作标志牌,刻打大修标记并铆装在闸调器筒体左侧”。客车运用环境比货车运用环境差,粪便和洗车清洁剂都容易使铝制的铭牌容易腐蚀丢失。段修时闸调器实行互换修,对性能试验管理比较严格,但由于铭牌丢失等原因,对使用时间的管理往往存在漏项,造成一些闸调器超期使用,内部配件磨损严重。

针对上述问题,规定客车闸调器大修时改用铜或不锈钢标志牌,防止腐蚀丢失。鉴于客车闸调器在一个厂修期内,都会发生一次大修,因此将闸调器的大修时间定为两个段修期,这样一个厂修期内也只发生一次大修,不增加检修费用,还提高了闸调器的可靠性,也便于现场操作。

1.5 其他问题分析和措施

针对目前客车制动橡胶密封件的时间管理不明确的问题,借鉴《铁路货车制动装置检修规则》的有关规定,明确了客车制动橡胶密封件自制造之日至装用之间的贮存期不得超过6个月,防止了因长时间贮存造成的老化。对制动配件的备品存放,新品的检查、试验做了统一的规定,防止因存放时间过长产生的故障。对一代STG单元制动缸设计缺陷引发的故障,开展了专项整治。

2 取得的效果

在以上调查实践的基础上,制订了《成都铁路局客车空气制动装置检修和运用加强措施(试行)》,从制动室清洁度要求、空气制动配件材料和备品管理、制动配件检修和试验、运用作业、空气制动配件检修试验设备管理、作业管理和故障统计分析6个方面进行了详细的规定,使现场对制动装置的检修和运用工作得到了明显提高。各段执行后,客车空气制动故障得到了有效控制,2009年下半年至2010-06,统计到的客车空气制动故障下降到8件。

3 结束语

通过以上措施,成都铁路局的客车空气制动故障大幅度下降,但绝对数量仍然较高,仍然是客车的主要故障之一。客车空气制动故障的发生除了车辆制动装置的问题外,还受机车供风、司机操作等多种因素的影响,而且有些随机性强,还须认真开展故障统计分析,查找出真实原因,制定行之有效的措施,进一步减少客车制动故障的发生,保证客车行车安全。

[1] 铁路货车制动装置检修规则(铁运[2008]15号)[S].北京:中国铁道出版社,2008.

[2] 铁路客车运用维修规程[S].北京:中国铁道出版社,2006.

[3] 25K型客车检修规程[S].北京:中国铁道出版社,2001.

[4] 25T型客车检修规程[S].北京:中国铁道出版社,2006.

[5] TB/T 3124-2005.机车车辆制动用压缩空气质量等级及测量方法[S].

[6] 夏寅荪,黄德山,何 力.104型空气及电空制动机[M].北京:中国铁道出版社,2001.