神华铁路货车状态修关键制动技术探讨

辛民,徐海

(1.神华铁路货车运输有限责任公司，北京 100011; 2.眉山中车制动科技股份有限公司，四川 眉山 620010)*

神华铁路货车状态修关键制动技术探讨

辛民1,徐海2

(1.神华铁路货车运输有限责任公司，北京 100011; 2.眉山中车制动科技股份有限公司，四川 眉山 620010)*

针对目前神华铁路货车采用预防性计划检修过程中存在的检修周期短、资源消耗大等问题，提出采用状态检修模式以最大限度提高车辆综合运输效益.通过对货车关键部分的空气制动系统当前的实际技术状态进行深入研究分析，提出高可靠性的制动技术、电空制动技术和空气制动系统智能监测技术是神华铁路货车实现状态修的关键因素.

铁路运输；铁路货车；制动系统；状态修

0 引言

当前，神华铁路货车运输有限责任公司管理着神华集团公司铁路货车47 056辆，按目前铁路货车相关管理规范，车辆检修施行的是预防性计划修[1]，即预定了检修周期，不管车辆实际技术状态，到期强制按预定的内容进行无差别检修，检修周期较短，检修任务艰巨，资源消耗巨大，迫切需要研究运用新技术提高车辆运用可靠性并相应进行车辆检修制度革新.而状态修[2]是在车辆运用中适时采集车辆运用数据，并对数据进行统计分析，预测将要发生的故障类型和故障部位，提示按车辆实际运用状态需要采取换件修、集中修的方式进行检修，铁路货车施行状态修，能够最大限度提高车辆综合运输效益.

神华铁路货车要实现状态修，必须对既有货车空气制动系统进行深入的研究，找出关键问题并采取对应解决措施.

1 当前神华铁路货车空气制动系统配置

目前神华铁路货车主要为C64(C64K敞车16 938辆、C64H敞车600辆、C64KP敞车206辆)、C70(C70A敞车4 910辆、C70E敞车3 600辆)和C80(C80敞车18 300辆、C80B敞车2 100辆)等敞车，另有少量KM98、KM100等新车型[3].车辆编组固定，编组车型统一，C64敞车66辆一小列，C70、C80敞车58辆一小列，均采用120型空气制动系统，以C70A型敞车制动系统为例进行分析.

C70A型敞车制动系统主要配置为：120型货车空气控制阀，KZW-A型空重车自动调整装置，305×254旋压密封式制动缸，组合式集尘器组装，脱轨自动制动装置，球芯塞门，储风缸，不锈钢制动管系及快装管接头等，如图1所示.

图1 既有C70A型敞车制动系统组成示意图

该套制动系统能满足载重10 000 t，运行时速可提高到120 km/h(神华铁路实际最高时速80 km/h)的需要，并以此为基础建立了当前的空气制动系统运用、检修规范.多年来为神华铁路运输做出了巨大的贡献.

2 实现状态修主要制约因素

随着时代的向前发展，这套制动系统也暴露出不适应新形式发展需要的诸多问题，制约状态修的实现，主要体现在以下几个方面.

2.1 制动系统可靠性较差

产品的可靠性，是指在规定的运行条件下，规定的工作时间内，能正常工作的概率.检修周期是影响运输效率、运营成本的重要因素，也是评价制动系统可靠性的重要指标.国际知名的ABDX和KE制动机的检修周期达到8年以上，远超过我国货车空气制动系统当前的2年检修周期.

当前段修规程中对制动部件检修的相关规定如表1所示.

表1 段规部份空气制动部件检修要求表[5]

从表1中可看出，现有制动部件只有制动阀和空重车段修时需拆卸分解检修，是制约检修周期的瓶颈，其它部件在厂修期内都属于状态修的范畴.

通过调研及分析，影响制动系统检修周期的主要因素为制动零部件使用寿命和制动系统故障两个方面.

2.1.1 制动零部件使用寿命

制约制动零部件使用寿命的因素为：橡胶膜板的使用寿命，滑阀副金属磨耗，润滑效果及润滑介质性能[4].

2.1.2 制动系统故障

在检修和运用中，统计制动系统故障结果见表2.

表2 货车制动系统故障统计

(调查时间为2011年8月～12月，样本37 200辆)

由表2可知，制动系统故障主要集中在控制阀、制动缸、制动管系等3个方面.

其中，控制阀(含120阀、空重阀、集尘器)失效的主要表现为：制动系统清洁度，异物侵入滑阀副导致的密封、润滑不良，滑阀副研磨质量.

制动缸和制动管系故障主要为：制动缸润滑不良、制动管系接头性能不佳、密封圈质量差导致的“漏泄”故障.

2.2 长大列车纵向力大，车辆运行环境差

随着万吨、2万吨、2.5万吨乃至更高载重量列车的试验运行，列车编组越来越长、载重越来越大，列车制动纵向力大、制动距离长等问题更加突出.纵向力大对机车车辆产生破坏，增加线路磨损，也增加断钩、脱轨事故，影响行车安全.

对于大编组列车来讲，空气制动制动波从机车传导到最后一辆车的空走时间较长，前后车辆制动动作不一致，导致列车产生剧烈的纵向冲动和纵向力，严重影响车辆配件使用寿命和列车运行安全.以上高比例故障都与列车纵向力直接相关.车钩与钩尾框故障直接因车辆纵向力受冲击所致，列车纵向力必然导致各轮对承受制动热负荷不均衡，从而加速磨损和破坏.

2.3 空气制动运用状态缺乏有效监测

铁路货车空气制动系统在应用过程中，制动管路堵塞、漏泄、制动阀作用不良等都可能导致车辆抱闸、意外紧急、制动不良等故障，会使车辆和线路受损，对列车运输安全是一种潜在威胁.

有些故障的出现存在很大的偶然性，有时这些故障又很难再现，也没制动系统相关参数的记录，导致造成故障的真实原因很难找到，也就没办法很快彻底消除故障.

若能及时发现制动系统出现的问题，及时预警并检修，将能避免严重事故的发生，减少车辆设备和线路破损，提高车辆设备和线路利用率，降低使用维护费用.

铁路提速以后，加强了对列车的安全监测，普及了5T系统，但是对车辆制动这一项关键性能，一直缺乏有效的自动监测手段，仅仅是在列检技检试风作业时通过人工对空气制动系统状态进行判断，效率低，可靠性差.

3 铁路货车实现状态修必须的关键制动技术

针对深入车辆运用中暴露的制动故障，结合时代的发展，科技的日益进步，神华铁路货车要实现状态修，必须从以下几个关键制动技术研究着手.

3.1 研究高可靠性的关键制动技术

(1)延长滑阀副使用寿命

要解决滑阀副金属平面密封的问题，一是提高滑阀副耐磨、抗腐蚀性能，加强润滑；二是采用橡胶密封取代金属平面密封，彻底解决滑阀研磨问题.

(2)延长橡胶膜板使用寿命

研制新型橡胶膜板，提高橡胶膜板的强度，延长使用寿命.

(3)改善制动系统清洁度控制技术

研制新型集尘过滤技术，提高过滤精度，改善制动系统空气质量.

(4)研制制动缸自润滑技术，避免漏泄

既有制动缸在长期使用后，制动缸油脂在重力作用下自然流坠到缸体下部，润滑不均，缸体内壁划导致漏泄.研究制动缸主动润滑技术，实现制动缸脂在制动缸内的循环，解决制动缸漏泄故障.

(5)优化制动管系连接技术

推广使用抗弯刚度更高的卡套式整体法兰和密封效果更佳的E形橡胶密封圈，解决管系漏泄故障.

3.2 研究电空制动技术

电空制动技术(ECP)是一种微机网络控制的直通式制动控制技术，制动信号通过网络向全部车辆发送，可实现全列车的同步制动、缓解控制，大幅提高长大列车制动性能，实现列车制动同步操控，改善车辆运用环境保证运行品质.

3.3 研究智能化的车辆空气制动系统状态监控技术

空气制动系统智能监测技术对车辆的空气制动系统关键监测点施行全程状态监控，对出现的典型制动故障及时报警，提示车辆故障的维修；实现列检作业制动试验自动化，制动机故障由“人检”向“机检”转变，提高效率，降低劳动强度；依据运用前期监测积累的故障数据与状态信息，深入研究监测的状态数据变化特征与故障的内在联系，建立故障分析模型，研制故障预警系统，能对将要发生的故障提前作出预判，并对需要进行修复的部件做出提示，预防制动系统故障.

4 结论

随着社会科学技术发展水平整体的整体提升，铁路货车设计制造技术、信息通信检测技术、管理技术手段都得到了极大的提升，使铁路货车实现状态修成为可能.

对于空气制动系统来说，制动部件本身具备优异的作用性能和较高的运用可靠性是实现状态修的基础，没有高可靠性的制动部件运用，即使对空气制动系统状态实现监控，如果故障频发也不能有效提高车辆运输效益；而智能化的空气制动系统状态全程监测技术是实现状态修的保障.

[1]陈雷,孙蕾.从铁路货车修程设置谈检修制度的发展趋势[J].中国铁路,2009(9):9- 13.

[2]胡先山.铁路货车检修现状及发展趋势[J].科技传播,2012(2):29- 30.

[3]神华货车公司科技部.神华重载铁路货车状态检修关键技术及成套装备研制方案[R].北京:神华铁路货车运输有限责任公司,2016.

[4]贾晋军.我国铁路货车制动系统存在的问题及建议[J].铁道车辆,2009(6):36- 37.

Study of Key Braking Technology on Condition-based Maintenance System of Shenhua Wagon

XIN Min1,XU Hai2

(1.China Shenhua Railway Wagon Transportation Co.,Ltd,Beijing 100011,China; 2.Meishan CRRC Brake Science & Technology Co.,Ltd,Meishan 620010,China)

At present, Shenhua are facing some problems because of adopting planed preventive maintenance system for its railway wagon such as shorter vehicle repair cycle and greater resource consumption. It suggested that Shenhua should adopt condition-based maintenance to maximise vehicle integrated transport efficiency. By analyzing the current situation of the vehicle braking system, it expounds key factors for Shenhua wagon to implement condition-based maintenance such as the higher reliability of braking technology, electro pneumatic brake technology and intelligent air brake system monitoring technology.

railway transportation；wagon；vehicle braking system；condition-based maintenance

1673- 9590(2017)03- 0027- 04

2016- 10- 13

辛民(1979-)，男，高级工程师，博士，主要研究方向为重载铁路货车新技术E-mail:76907672@qq.com.

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