一起铁路货车典型抱闸故障的原因分析*

张成国，杨卫国，刘 岩

（中国铁道科学研究院 机车车辆研究所，北京100081）

一起铁路货车典型抱闸故障的原因分析*

张成国，杨卫国，刘 岩

（中国铁道科学研究院 机车车辆研究所，北京100081）

针对北方地区铁路线2013年3、4月间发生的多起货车制动阀作用不良现象，取一典型抱闸故障分析，发现来自于副风缸内的残留物在春季融化，制动时随压力空气侵入制动阀阀体内，从而造成制动阀作用不良；列车的制动主管不通畅，这些问题都可能会导致列车出现抱闸故障。该分析便于制定针对性的纠防措施，有利于降低北方地区春季时的制动系统故障、保障铁路行车安全。

铁路货车；制动抱闸；120-1阀；副风缸；残留物

铁路货车制动系统故障是影响铁路运行安全的关键因素之一，也是重点关注和需着力解决的问题。依据铁路总公司（原铁道部）发布的《铁路货车安全通报》和《货车责任行车设备故障明细》，2011年1月—2013年6月发生的D类以上事故和行车设备故障中，制动系统故障约占故障总数的30%，其中制动抱闸多于管系漏泄故障，是货车制动系统故障中的首要因素［1］。分析造成抱闸故障的原因、制定明确有针对性的纠防措施，对于降低制动抱闸故障、保障铁路行车安全有重要意义。

1 现象描述

2013年3、4月间，运行于朔黄铁路、青藏铁路等北方铁路沿线的货车出现多起空气制动阀作用不良的情况，这些故障车运行时间不长，多于2012年末或2013年初新造出厂。下面以其一例抱闸故障进行分析。2013年3月底，检查员技检时发现某大列机次53位（编组58辆）C80车有抱闸现象，闸瓦托磨损，5～8位轮辐变色发红。该抱闸的C80车装用120-1型制动阀，配2个203×254制动缸，出厂时间为2013年2月。

该车所装用的120-1制动阀在制动阀出厂时性能检验合格，货车厂装车时试验台性能检验合格，装车后单车试验合格，列车试验合格；然而装车运用仅1个多月即发生列车抱闸现象。因此，分析造成该车出现制动抱闸的原因具有一定代表性和典型意义。

2 性能试验及分解

造成货车制动抱闸的因素可能有多种，如列车管通风不畅、制动阀作用不良、闸调器作用不良、空重阀作用不良等，这些因素可通过单车试验来进行鉴别和判断。

2.1 单车试验

对出现制动抱闸的货车解编后通过单车试验器进行单车试验，单车试验结果发现存在过球、感度两项故障，闸调器、空重阀项目试验均合格（表1）。而将故障车于环境条件下（当地天气晴、温度－5℃～17℃）放置6天后更换120－1制动阀再次进行单车试验，试验项目全部合格，即小球顺利通过列车管，感度正常（表1）。

表1 故障车更换制动阀前后单车试验结果对比

2.2 120-1阀的试验台性能试验

故障车的制动阀于环境条件下在车上放置6天后再拆卸，将该120-1阀主阀装进干燥、洁净的箱后运抵制动室。拆箱前即发现箱内泡沫中有散落的黄色液体，将该120-1阀主阀取出后发现主阀阀体内有液体流出，主阀安装面和阀体内部有多个液珠粘附（图1）。

查该120-1制动阀在出厂和在主机厂装车时的检验记录，各项性能指标均合格（表2）：主阀排气口、局减排气口漏泄数值＜10 cm3/min，远小于要求的80 cm3/min；缓解阻力、一局减通量近似为中值；20 s内流量计最大值均有较大裕度，这说明该120-1制动阀在出厂和装车时性能均处于较佳状态。

图1 120-1主阀开箱后流出的液体及法兰面粘附的液珠

表2 120-1阀出厂、装车、故障后的性能试验结果对比

而对有液体流出和内部粘附液珠的该120-1制动阀进行试验台性能试验检查，发现该阀有4项性能指标不合格，缓解位主阀排气口和局减排气口出现大漏，缓解阻力约升高至原来阻力的4倍，另有常用加速制动3项性能试验已不能正常进行（表2，其中正常项未列出）。

2.3 阀体分解

对该120-1制动阀进行解体检查，分解后发现阀体内作用部腔间有液体等异物（图2），作用部下活塞上有较多白晶状物质（图3），主阀下盖减速弹簧座间除白晶状物外，还有大团的黄色泥状物（图3）。主阀体内的列车管通路、制动缸通路、加速缓解风缸通路较洁净，未发现液体或其他异物（图4）。

图2 主阀体作用部腔内的液体

图3 下活塞的白晶物（左）和下盖减速弹簧座间的黄色物

图4 阀体的列车管、制动缸、加速缓解风缸通路未发现异物

3 原因分析

对抱闸后车辆的首次单车试验结果显示车辆发生过球故障（单车试验时截断塞门关闭，空气不流经制动阀），而该C80车在环境条件下（当地天气晴、温度－5℃～17℃）放置6天后更换新的120-1制动阀再次进行单车试验，过球试验合格，该车抱闸后的首次过球故障原因不明。若列车的制动主管不通畅，会影响空气流量和信号的传递，可能会造成车辆运用时缓解不良而造成抱闸现象，也可能造成列车不制动或制动力不足等严重后果，此问题需引起足够的重视。

该抱闸车辆装用的120-1制动阀，出厂时性能合格，性能指标处于较优状态（表2）。制动阀从阀制造出厂到阀装车的时间仅为1个多月，装车时的性能指标跟出厂时的差别不大，这说明该制动阀的制造质量较为稳定（表2）。然而装车后运用仅1个多月，其多项性能指标恶化，缓解位主阀排气口和局减排气口出现大漏，缓解阻力大幅升高，常用加速制动性能完全丧失。

该制动阀分解时列车管通路、制动缸通路、加速缓解风缸通路均较洁净（图4），不明异物均存在于副风缸通路。副风缸经制动支管与中间体连接，中间体与主阀通过法兰面沟通。根据阀体分解的结果，这些液体、结晶状物质及黄色物的来源途径可能为副风缸、副风缸连接管路、中间体的副风缸气路和主阀的副风缸通路。

若这些异物为制动阀制造时主阀体内残留，则试验台性能检验时难以合格。我们对中间体的副风缸气路容积进行了测量，测量结果显示中间体的此段副风缸气路容积较小（不足30 cm3），所以中间体的副风缸通路容积难以容纳制动阀解体时发现的如此多异物而又能保持故障前的多次试验性能合格。

根据气路走向分析，我们认为这些异物来自于副风缸或其连接支管。副风缸作为气密性容器在制造加工后需进行水压检验（压力为900 k Pa），试验完毕后对气缸内的液体进行了排、吹干；但如在北方，冬季温度较低，水压试验后个别副风缸未及时吹扫、清理干净，则其内部液体可能会结冰残留于副风缸或支管内，装车后至来年春季温度升高后融化。在制动时，融化的液体等异物随副风缸的高压空气吹出，进入制动支管，并随空气经支管侵入中间体，最后进入主阀体，留存于作用部主活塞的下部，或透过局减弹簧和局减阀座侵入主阀下盖，从而造成制动阀性能故障（图5）。此现象并非孤例，2013年3、4月份运行于北方铁路沿线的货车发生的多起制动阀作用不良故障，在更换新阀时均普遍发现存在阀体内侵入液体现象。因此，我们建议副风缸等风缸在水压试验时参照原铁道部运装货车［2010］130号文《铁路货车制动管系组装技术条件》5.6.1项等相关文件［3］要求严格执行，注意对管路及风缸及时清洁，冬季时北方地区尤要注意，严防风缸或支管内的残液结冰。

图5 空气制动阀制动位气路图［2］（黑色箭头示意了副风缸内液体侵入主阀的路径）

结合该120-1阀解体时的发现，制动阀出现缓解阻力升高显著等现象，与主阀体作用部下活塞内壁和下盖减速部间出现了液体、白色物和黄色物导致作用部运动阻力变大的特征相吻合；这些物质若侵入滑阀副摩擦面，也会导致主排气口和局减排气口漏泄超标。综合上述分析，可基本判定该120-1阀解体时主阀体内发现的这些异物是导致该120-1制动阀性能出现故障的原因。综合车辆抱闸后的单车试验结果和该120-1制动阀的试验台记录分析，该120-1阀在运用中虽因异物造成了主排气口和局减排气口漏泄严重超标的性能故障，但在单车试验中漏泄性能仍然能够合格，本例中这两个问题可能未影响列车的缓解。而制动阀缓解阻力偏高以及偏高程度对于货车抱闸的影响尚需进一步试验。

4 结论及建议措施

（1）若列车的制动主管不通畅，车辆在运行中将存在不可预知的制动安全隐患，可能会影响车辆的缓解或造成抱闸现象，此问题需引起足够重视。

（2）该120-1制动阀解体时主阀下活塞处发现的白色物、下盖减速部分的黄色物来自于副风缸气路而不是制动主管。这些物质随空气流动侵入120-1制动阀内后导致该阀主排气口和局减排气口漏泄严重超标，并阻碍作用部分运动使缓解阻力偏大。

（3）建议副风缸等在水压试验时按照原铁道部运装货车［2010］130号文《铁路货车制动管系组装技术条件》5.6.1项等相关文件要求严格执行，对风缸及管路及时清洁；同时建议改进清洁风缸的现行工艺，防止在北方地区冬季时风缸或管路内的残液结冰。

（4）120和120-1制动阀制造时在各环节也要注意清洁度的问题，清洗尤其是清洗后需及时吹（烘）干，保证制动阀的清洁度和产品质量，保障铁路行车安全。

［1］ 铁道部.铁路货车安全情况通报［S］.2011—2013.

［2］ 夏寅荪，吴培元.120型空气制动机［M］.北京：中国铁道出版社，1995.

［3］ 铁道部运装货车130号文.铁路货车制动管系组装技术条件［S］.2010.

Reason Analysis of a Typical Case of Unexpected Brake Shoe Seized on Wheel in Freight Train

ZHANG Chengguo，YANG Weiguo，LIU Yan
（Locomotive＆Car Research Institute，China Academy of Railway Science，Beijing 100081，China）

For the northern railway line，braking valves in freight train have gone bad dozens of times in March and April of 2013.Take a typical brake failure case to conduct analysis，and it is found that the residual freezing matter in auxiliary reservoir melt in spring，when the freight train was braking the melted matter intruded into valve body with charging airflow，causing adverse effects of the valve.Besides，the brake pipe of the freight train seemed to be not smooth.These factors were both likely to result in unexpected brake shoe seized on wheel.This analysis is to facilitate to formulate the corrective and preventive measures targeted，help to reduce the brake failure events happened in northern region in spring and to protect the safety of the railway.

freight train；unexpected brake shoe seized on wheel；120-1 type valve；auxiliary reservoir；residual matter

U270.35

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.01.25

1008－7842（2014）01－0112－04

*科技部“轨道交通制动系统制造技术研究”（2012EG123029）。

0—）男，助理研究员（

2013－08－17）