自主化五模块储能式低地板有轨电车制动系统辅助缓解装置优化

张亮 曾春军 黄元忠

摘要：针对自主化五模块储能式低地板有轨电车制动系统辅助缓解装置在列车辅助缓解工况时出现无法保压和漏油的问题，在对问题原因进行剖析的基础上，提出了一种新的辅助缓解装置优化方案，有效解决了无法保压和漏油问题，消除了安全隐患，提升了运用效率。

关键词：五模块;低地板有轨电车;制动系统;辅助缓解装置;优化

0    引言

中车株洲电力机车有限公司自主研制的五模块储能式低地板有轨电车，实现了100%低地板、节能环保的储能式供电，采用了高效的制动系统，制动系统的液压制动在动车和拖车上分别采用了被动式和主动式液压夹钳。被动式液压夹钳（卸油制动、充油缓解）在缓解控制失效下使列车带闸运行，将带来极大的安全运行隐患。为确保列车能安全运行，系统在客室座椅下设有可与手动泵相连的辅助缓解装置，该装置的保压性和密封性对手动泵充油性能和乘车环境有着直接影响。

1    问题描述

原有的辅助缓解装置在使用中存在无法保压和漏油问题，无法为被动式液压夹钳辅助缓解油缸提供足够的液压力实现辅助缓解，导致拖车作业无法开展，给列车运行带来了极大的安全隐患。同时，漏油会导致客室地板受到污染，严重影响乘客的乘车环境。被动式液压制动系统结构如图1所示。

2    问题分析

自主化五模块储能式低地板有轨电车制动系统原有辅助缓解装置结构如图2所示，由压力开关、回油截止阀、进油快速接头、排油截止阀、油壶、进油节流阀、排油快速接头和液压块等结构组成。

在进行辅助缓解操作时，需要先打开进油节流阀，关闭回油截止阀，将手动泵与进油快速接头连接，通过操作手动泵进行打压，当压力达到9 MPa以上时，即可顺时针拧紧进油节流阀至关闭位，进行保压，原理如图3所示。

对故障辅助缓解装置进行观察发现，在保压时，油壶里的油液液位有缓慢上涨现象，说明被动式液压夹钳辅助缓解油缸中的油液通过回油截止阀泄漏到了油壶，导致无法保压。当压力下降至低于9 MPa后，需用手动泵进行补油，补油操作时，需要先打开回油截止阀，将油液卸回油壶，再将手动泵重新连接辅助缓解单元，重新进行打压操作。因空间限制，油壶容量小，在补油操作时容易导致油壶中的油液溢出，发生漏油和污染客室现象。

综合上述分析可以判定，无法保压和发生漏油现象的本质原因是回油截止阀截断性能不良及进油快速接头无法带压插拔，这暴露出辅助缓解装置在设计时存在缺陷。

3    优化方案

要解决原辅助缓解装置无法保压和发生漏油现象的問题，根据以上分析，需要改变辅助缓解油路的控制方式，在保压时实现回油油路的可靠截断，同时在需要补充油液时实现带压插拔，避免因重复打压造成油壶的油满溢出现象。

在接口不变的前提下，对辅助缓解装置进行重新设计，实现带压插拔，并解决无法保压和漏油问题。优化后的辅助缓解装置由压力开关、快换式三通接头、进油快速接头、排油快速接头、油壶、液压块等结构组成，结构如图4所示。

为实现带压插拔，设计了一种新的快换式三通接头，快换式三通接头由公头和母头组成，公头与母头分离时阀口1和2通，实现夹钳辅助缓解油缸油液回油壶;公头和母头连接时阀口1和3通，实现手动泵和被动式液压夹钳辅助缓解油缸的连通，原理如图5所示。快换式三通接头功能上替代了原辅助缓解装置的进油节流阀和回油截止阀两个阀的功能，同时可实现带压插拔，便于在被动式液压夹钳辅助缓解油缸压力下降后直接进行补油操作，而不用先将被动式液压夹钳油液卸回油壶后再重新打压，避免了油壶中的油液溢出造成客室污染。

4    方案验证与对比

4.1    方案验证

将优化后的辅助缓解装置装配好后在地面与被动式液压夹钳辅助缓解油缸连接，用手动泵连接辅助缓解装置打压后进行保压等验证试验，在地面完成验证后再在自主化五模块储能式低地板有轨电车单节动车上进行试验验证，如图6所示。试验验证结果表明：优化后的辅助缓解装置保压试验无泄漏发生，通过手动泵打压缓解一次后可保压5天以上，能实现带压插拔，便于在压力下降后对夹钳辅助缓解油缸进行补油操作。

4.2    方案对比

优化后的辅助缓解操作步骤由原来的6步减少为3步，大大提升了操作效率。优化后具体操作步骤如下：

（1）将手动泵注油接头和快换式三通接头母头上的进油快速接头连接，再将母头和辅助缓解装置上的公头连接。

（2）将手动泵卸压阀旋至关闭位，将手动泵节流阀旋开，操作手动泵摇杆进行打压。

（3）当压力达到9～10 MPa时，即可将手动泵节流阀关闭，断开手动泵注油接头与充油快速接头的连接。

当压力低于9 MPa时，不需要先卸压到油壶，可将手动泵和辅助缓解装置重新连接直接进行补油。相比原辅助缓解装置，除解决了上述无法保压和漏油问题外，优化后的辅助缓解装置还减少了两个需要操作的手动阀，减重20%，大大提升了装置的可用性和可靠性。

5    结语

综上所述，自主化五模块储能式低地板有轨电车制动系统原有辅助缓解装置无法保压和漏油问题是设计缺陷所致，通过对原辅助缓解装置进行原理和结构优化设计，在未改变接口的前提下解决了目前存在的问题，避免了漏油现象的发生，消除了安全隐患，提升了运用效率，对后续项目辅助缓解装置设计有一定的借鉴意义。

[参考文献]

[1] 陈勇，尚江傲，李达.自主化五模块储能式低地板有轨电车设计[J].电力机车与城轨车辆，2018，41（3）：5-9.

[2] 曾宪华.低地板现代有轨电车制动系统辅助缓解装置的对比分析[J].城市轨道交通研究，2017，20（4）：136-140.

[3] 李达，高小波.自主化低地板液压制动系统设计[J].技术与市场，2016，23（1）：14-15.

收稿日期：2020-03-09

作者简介：张亮（1991—），男，湖南益阳人，助理工程师，从事轨道交通制动系统研发工作。