CRH380CL秋冬季节制动故障预防

杜潇骁

摘 要：本文主要介绍CRH380CL型动车组秋冬季节发生的制动故障，分析故障发生原因，提出解决方案，以防止故障的再次发生，降低故障率。

关键词：CRH380CL；制动故障；低温；干燥

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.018

1 引言

CRH380CL动车组（以下简称CL动车组）冬季发生制动故障的频率较高 ，制动气路是行车安全的关键系统，可能影响行车安全或导致车组无法上线运营。

2 故障概述

以CRH380CL-5605动车组2015年11月的故障为例：

2015年11月20日晨，车组一场发车，起车时牵引无流，HMI屏报故障代码2310、2311制动缓解回路断开，经扣修检查故障原因为FC05车B60.23压力开关故障。更换压力开关后后试运正常，车组计划11月24日上线。

2015年11月24日夜，车组出库联检时发现SC13车制动不缓解，经查故障原因为SC13车B60.23压力开关故障。更换压力开关后故障恢复，该故障未影响次日上线。

2015年11月27日晨，车组一场发车，HMI屏显示EC16车报故障代码5332（牵引失效制动未缓解）、2310（制动缓解环路断开）、EC01车报故障代码2311（制动缓解环路断开），经扣修检查故障原因为TC07车B60.11压力开关故障。车组扣修进行故障检查。

27日白天车组进行空气压缩机排水作业，发现IC06车空气压缩机冷凝水收集器已满，后供电时发现IC06车空气压缩机双塔式干燥器处有异响，更换空气压缩机双塔式干燥器，并通过长时间排风供风清理管路中可能存在的残余冷凝水。

截至2016年8月，CRH380CL-5605动车组未再报出类似故障。

上述3次故障导致车组库内换车两次，共计扣修7天；出库晚点一次，计45分钟。

这类故障并非个例，以配属CL动车组中位置最北的北京局为例，2014年1月至2016年8月因故障更换的制动控制单元内部压力开关或电磁阀、传感器的故障统计共有14条，多数故障具有以下特点：

（1）14次故障中，有10次发生在11月至次年2月（冬季）期间，外界温度较低；

（2）故障部件除B60.02-3传感器外均位于制动管路支路的末端。

（3）故障部件体积较小，结构精密。

3 故障分析

通过对既有故障进行统计，并对典型故障进行分析，同时对比其他车型，判断同类故障成因为管路内压缩空气中的水蒸气在环境温度低于0℃时，直接凝华或液化后凝固附着在管路支路末端的精密部件上无法排出，导致电磁阀、压力开关或压力传感器敏感度下降甚至卡滞，发生故障。具体原理如下：

对于气体来说，降低温度与增加压力可以使气体分子间距离减小，这可是分子间相互吸引作用增加，导致气体变成液体。真空密闭容器中纯物质液体蒸发达到动态平衡（单位时间内由液体变为气体的分子数目和由气体变为液体的分子数目相同）时，蒸气所具有的压力为饱和蒸气压。

在一定温度下，某一物质的蒸气压力如果小于其饱和蒸气压，液体将蒸发为气体，直至蒸气压力增至该温度下的饱和蒸气压；如果某物质的蒸气压力大于其饱和蒸气压，则蒸气将部分凝结为液体，直至蒸气压力降至该温度下的饱和蒸气压。

对于同一物质而言，固体饱和蒸气压小于液体饱和蒸气压，所以饱和蒸气压受熔点影响极大，在熔点（对水来说为0℃）两侧的饱和蒸气压的增长幅度变化极大。水的饱和蒸气压在0℃时为0.61129kPa，20℃时为2.338 kPa，100℃时为101.235 kPa。为保证管路内不会有水蒸气液化，秋冬季节低温下对管路内气体中水蒸气含量要求应比常温时严格很多。

在正常状态下，主空压机向总风管打风的过程中，压缩空气会先经过双塔式干燥器和冷凝水收集箱等装置去除大部分水蒸气，以减小水蒸气的分压，防止其液化或凝华堵塞管路或干扰其他部件工作。

与其他车型进行对比：同样在2014年1月至2016年8月这一时间段内，同样配属北京南动车所的CRH380-BL动车组（以下简称BL动车组）共发生类似故障5起，且配属北京南动车所的BL动车组数量较CL动车组更多，运营也时间更长，部件老化程度更高。对比两种动车组气路结构及各项参数基本相同，不同的是CL动车组在断电时，会自动施加紧急制动，导致B60.11、B60.23、B60.16三个部件所在支路中有大量压缩空气。

根据理想气体状态方程pV=nRT，摩尔气体常数R为固定值，由于管路体积（V）时固定的，当压强（p）增大温度（T）降低时，管路中水蒸气总量及分压均会提高。

此时，由于随着温度的降低，饱和蒸气压也逐渐降低，水蒸气液化甚至凝华的可能性变大。同时电磁阀、压力开关、传感器等精密部件内部零件体积较小，尖端或边缘结构为水蒸气液化、凝固或凝华提供了极佳的凝结核。然而这些部件动作时对外界变化的敏感度要求高，动作行程短，容易受到水或冰的影响，引发故障。

位于主要气路的部件上有水蒸气液化或凝华之后，进行充排风操作时，由于管路内气体压力大、流速快，气流能够将水或冰从部件上冲走。而位于支路的部件一旦有水蒸气液化或凝华后，水或冰不易在排风时随氣体排出。此时极有可能堵塞部件的进出风口，导致故障发生。

综上所述，CL动车组断电时自动施加紧急制动，导致支路中有大量压缩气体。如长时间库外停放，管路内温度过低，水蒸气直接凝华或液化后凝固附着在管路支路末端的精密部件内部无法排出，导致部件无法正常动作，引发故障。

4 预防措施

根据对故障原因的分析，对于这类故障，有以下几种预防方法：

（1）更改车组电路逻辑，断电时不再施加紧急制动，减小制动气路中的空气压力及气体总量，以降低低温时的水蒸气分压，避免液化或凝华；

（2）改变气路结构，保证供风排风从气路的两端进行，减小管路末端被堵塞的可能；

（3）提高双塔式干燥器的干燥能力，降低制动管路内压缩空气中水蒸气的含量，保证水蒸气的含量低于环境最低温度时的饱和蒸气压，避免水蒸气的液化或凝华。

（4）延长并保证库外停放车组的打温时间，使车组不会处于温度较低的状态，避免饱和蒸汽压的降低引发水蒸气液化或凝华；

（5）加强秋冬季节对空气压缩机的检查，入冬降温前对管路进行排水，及时发现、预防空气压缩机故障，以避免因此导致管路内水蒸气过多在低温下引发液化或凝华。