中继阀和电空变换阀在服役期的性能变化趋势分析

朱西深　常杰

摘要：随着高速动车组的生产运营，动车组在高速运行过程中制动系统尤其重要，而中继阀和电空变换阀又是制动系统中最主要的两种阀，因此对中继阀和电空变换阀在服役期性能变化的研究有了更深的意义。本文通过研制的制动系统阀类试验台对FD-1型中继阀和EPLA电空变换阀进行性能测试，对测试所得到的数据进行分析，通过数据对比得出其在服役期间的性能变化趋势，为FD-1型中继阀和EPLA电空变换阀检修规程的制订提供运用状况分析的理论基础。

Abstract： The braking system is particularly important in the process of high-speed operation of motor train unit. Relay valve and brake valve and electro pneumatic transfer valve are the two main valves in the braking system， so it is of great significance to study the performance change of the two kinds of valves during service period. In this paper， the performance of FD-1 relay valve and EPLA electro pneumatic transfer valve are tested by the braking system valve test bench. By analyzing the data acquired， the performance change trend of the valves are obtained， which can provide theoretical basis for condition analysis when formulating the code of inspection and repair for FD-1 relay valve and EPLA electro pneumatic transfer valve.

关键词：中继阀；电空变换阀；性能测试；变化趋势

Key words： relief valve；electro pneumatic transfer valve；performance test；change trend

中图分类号：U266 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）06-0138-03

0 引言

电空变换作为目前通用的制动力控制转换方式，属于控制阀的一种，其作用是把制动控制器发来的电流指令转换为空气压力，从而控制中继阀的供/排气，其空气压力能实现无极连续调控。而中继阀在机车、城轨、动车组制动系统中主要起到调节和控制空气压力大小及流量的作用。在一般制动过程中，电空变换阀和中继阀构成了常用和快速制动主要的控制部分。制动控制装置内藏的制动控制器接收光纤传送和引线传来的常用或快速制动指令，对速度、空气弹簧压力、再生制动力的要素进行运算，通过电流控制输出所需要的空气制动力。制动控制器过来的电流输出通过电空变换阀转变为空气压力，供给中继阀上侧的膜板室。通过中继阀增大容量，将压力空气供给増压缸，从而获得制动压力，工作原理图见图1。

1 原理和功能

1.1 EPLA电空变换阀原理和功能 EPLA电空变换阀由电磁铁、供气阀和排气阀组成，电流通到电磁阀的线圈上，产生电磁吸力打开供气阀而供给压力空气，同时压力空气进入到电空变换阀的膜板室，当空气压力与电磁阀的电磁吸力平衡时，就会关闭供气阀，因此可用线圈中电流来控制电磁吸力的大小，即可任意设定空气压力。当电流归零后，电磁阀的电磁吸力也为零，排气阀打开进行排气缓。

技术参数

最高使用压力： 880kPa（9kgf/cm2）

最高输出侧压力： 685kPa（7kgf/cm2）

输入电流： 0～700mA

电磁线圈特征阻值： 26.6W±4%（20℃）

电磁线圈温度上升（℃）： 130以下

滞后（kPa）： 30以下

1.2 FD-1型中继阀原理和功能 FD-1型中继阀设在制动控制装置内，由给排阀杆、供给阀、复位弹簧等构成。它将电空转换阀输出的AC压力和紧急电磁阀输出的紧急制动压力作为控制压力，向增压缸提供与此控制压力相应的增压缸空气压力。

在常用及快速制动指令时，从电空转换阀送来的AC压力进入AC室，在紧急制动时，从紧急电磁阀送来的紧急制动压力空气进入UB室。这些压力空气输入后，使供给阀杆上移，顶开供给阀，由于供给阀的开启使SR压力空气通过供给阀口变为增压缸空气压力（制动作用）。

另外，增压缸压力空气还流入FB室产生反馈作用，当增压缸空气压力上升到与AC压力或紧急制动压力相同时，供给阀下移关闭阀口，SR压力空气停止向增压缸的流动（保压状态）。这时的增压缸空气不论AC压力或紧急制动压力多大，均与之相同。反之，制动缓解时，AC压力或紧急制动压力降低导致供给阀杆下移，离开供给阀，增压缸压力空气从给排阀杆内部通路排入大气，呈缓解状态。

EPLA电空变换阀和FD-1中继阀的配合使用场合为动车制动的常用、快速制动、耐雪制动中，框图见图2所示。

2 数据分析

为了尽可能全面地了解各种情况特征曲线的特点及变化趋势，下面将数据分成三组。①新造值：根据新造的动车组阀进行实验，并采集数据；②四级修值：选取四级修的动车组阀进行实验，并采集数据；③五级修值：选取五级修的动车组阀进行实验，并采集数据。

通过对新造、四级修、五级修的阀进行实验采集数据并对每组数据进行数据处理，将处理的数据进行线性拟合，得出相应组的数据拟合曲线，再通过各组数据曲线及线性方程的对比，得出EPLA电空变换阀各服役期的KI特性曲线和特性曲线公式以及FD-1型中继阀的特性曲线和特性曲线公式。

2.1 EPLA电空变换阀特性试验 将新造、四级修和五级修的EPLA电空变换阀在制动系统阀类试验台上进行实验，通过多次测量和数据分析，将得到的数据进行图形绘制并形成特性曲线方程，将采集到的数据与理论值进行对比，特性曲线见图3，曲线方程见表1。

性能分析：由数据分析可见，随着EPLA电空变换阀的服役期限的延长，其控制特性有所变化。即同一电流值所对应控制的压力值均有了增长。

2.2 FD-1型中继阀特性试验 将新造、四级修和五级修的中继阀在试验台上进行实验，通过多次测量和数据分析，将得到的数据进行图形绘制并形成特性曲线方程，将采集到的数据与理论值进行对比，特性曲线见图4，曲线方程见表2。

首先是采集的PAC1-BC段的数据：

性能分析：由数据分析可见，随着中继阀的服役期限的延长，其控制特性有所变化。即进气口AC1同一压力值所对应控制的BC段压力值有所降低，并且随着服役期的延长，降低的趋势更明显一些。

然后是采集的PAC2-BC段的数据，特性曲线见图5，曲线方程见表3。

性能分析：由数据分析可见，随着中继阀的服役期限的延长，其控制特性有所变化。即进气口AC2同一压力值所对应控制的BC段压力值有所增长，并且随着服役期的延长，增长的趋势更明显一些。

3 结论

经过对新造、四级修和五级修阀试验采集得到的数据，进行数据分析，得出电空变换阀和中继阀在各服役期的特性曲线和特性曲线公式。

由于在实际过程中采集的实验数据有限，在对这些电空变换阀KI特性数据和中继阀特性曲线分析得出的特征曲线仅具有代表性。但从这些代表性的数据可以看出，随着电空变换阀和中继阀服役时间的延长，其性能均有所变化。虽然这些微小的变化微不足道，但对于高速运行的动车组来说，可能会存在致命的隐患，影响其正常的安全运行。因此，对于制动阀在经过一定周期的服役后，进行必要的检修十分有重要，同时检修规程应根据各阀的设计结构、实际运用进行制订，应首先确保阀的运用安全，其次应根据阀的使用期不同，制订经济可行的差异化检修规程。本文为实际运用情况的分析、总结，解决了对制动阀实际运用情况的量化分析问题，以期为阀的运用提供一些帮助。

参考文献：

[1]曾侧伦.论高速动车组制动系统电空变换阀控制特性[J].科技创新导报，2012（13）.

[2]伍智敏，任利惠，裴玉春，吴萌岭.地铁列车制动系统的中继阀性能仿真[J].城市轨道交通研究，2011（09）.

[3]黄广志.中继阀性能测试装置的研制[J].工业控制计算机， 2014（06）.