U5A型空重车调整阀应急膜板制作与可行性调研

2022-11-11马磊

铁道机车车辆 2022年5期

马磊

（中国铁路成都局集团有限公司成都车辆段技术信息科，成都 610031）

目前，成都车辆段共计配属了18辆装用空重车调整阀的客车。其中，UZ25K型车4辆，XL25K型车4辆，SYZ25B型车10辆。UZ25K型车和XL25K型车通常处于列车首尾两端，一旦尾部一位车发生空重车调整阀故障是不允许关门处理的。可以采用的应急方法主要有以下2种：

（1）将机次位的空重车调整阀换至尾部车辆，并将机次位车辆作关门处理。此种方法相当耗时，且存在转向作业时，频繁更换空重车调整阀，容易导致乘务员误操作和配件伤人风险。

（2）平时机次和尾部均各备用1套U5A空重车调整阀。一旦出现故障，直接更换备用阀。此种方案存在乘务员对U5A空重车调整阀的管理不到位、配件搬运困难、操作不便的缺点。

针对以上2种方案存在的问题，并结合U5A空重车调整阀工作原理，现制作一种应急膜板，可以在U5A空重车调整阀故障时，代替原故障空重车阀，由104型或F8型分配阀直接控制车辆的制动缓解状态，达到途中快速有效应急的目的。

1 具体方案

1.1 U5A空重车调整阀工作原理（以装用104型分配阀的车辆为例）

列车制动时，104型分配阀的压力空气通过先导风缸→安装座通往先导膜板室风路孔→空重阀先导膜板室风路孔，进入到空重阀先导膜板下室，引发先导活塞向上移动，通过杠杆作用，给排阀活塞也同时向上移动，首先关闭给排阀小阀口，然后推动给排阀上移，使大阀口开放，副风缸压力空气进入制动缸，产生制动作用，U5A空重车调整阀组成如图1所示。

图1 U5A空重车调整阀组成

列车缓解时，104型分配阀首先发生缓解作用，空重阀先导膜板下室的压力空气通过空重阀先导膜板室风路孔→安装座先导膜板室风路孔→先导风缸→104型分配阀排向大气，先导膜板下室空气压力降为0，先导活塞回到底部，下杠杆、滚轮、上杠杆、阀杆和给排阀活塞，在给排阀活塞弹簧的作用下向下移，给排阀在其上部小弹簧作用下关闭给排阀的大阀口，切断副风缸经给排阀上方通向制动缸的通路，并且打开给排阀活塞顶端的小阀口，使制动缸的压力空气经过给排阀活塞中心的通路排向大气，发生缓解作用［1］。

1.2 设计方案

（1）应急膜板共计安装螺栓孔4个，制动缸通路（沉孔）1个、先导风缸通路（沉孔）1个、安装胶垫上副风缸凸出部分落槽1个，并且制动缸通路、先导风缸通路通过暗孔（为保证缓解时间不超标，其直径选择ø=12 mm）相通。暗孔加工时需要从侧面钻孔，形成的工艺孔需要攻丝（直径ø=14 mm），安装M14的螺堵或螺栓。膜板材质为304不锈钢，应急膜板设计示意图如图2所示。

图2 应急膜板设计示意图

（2）应急膜板采用原有双头螺栓、M12的螺母及平垫、特制钢制套筒（内径M14，长为110 mm）进行安装紧固，如图3所示。

图3 紧固方案效果图

（3）应急膜板安装橡胶垫使用原有U5A空重调整阀胶垫，如图4所示。

图4 应急膜板安装橡胶垫

（4）具体尺寸根据空重阀安装面尺寸进行测算所得。

（5）应急模板加工实物如图5所示。

图5 应急膜板加工实物

2 可行性分析及试验效果

2.1 可行性分析

当空重车调整阀在途中发生故障时，用应急膜板替换空重车调整阀后，则全车制动系统仅受104型或F8型分配阀的控制，相当于无空重车调整阀的车辆。以装用104型分配阀的车辆为例，其列车制动缓解时风路走向如下所示：

（1）列车制动时风路走向

（2）列车缓解时风路走向

2.2 现车试验效果

（1）应急膜板和原有U5A空重调整阀安装胶垫，其效果如图6所示。

图6 应急膜板加修实物尺寸检测

经检测，加工尺寸符合设计尺寸要求，现车安装效果如图7所示。

图7 现车安装效果

（2）现车试验效果

应急膜板装车后，按照《铁路客车运用维修规程》单车试验要求对装用车辆进行了制动和缓解感度试验、制动安定试验和紧急制动试验，各项评价指标均合格，且风路走向与可行性理论分析完全一致，故能够满足应急要求。现车使用应急膜板后的试验数据详见表1。

表1 使用应急膜板后的试验数据（车号XL25K205896，F8型阀）

该膜板作为乘务备品已在成都车辆段配属的3组25K型车编组首、尾车上进行了配备。

2.3 工作量对比

现对途中使用应急膜板套装（含应急膜板1块、特制钢制套筒4根、平垫4个、螺母4颗）、备品阀、阀互换3种故障应急处置方案进行工作量测定。在测定前，首先设置以下模拟条件：

（1）在方案1（采用应急膜板套装方案）中，假定首、尾车乘务室各有1套应急膜板套装。

（2）在方案2（采用备品阀方案）中，假定首、尾车乘务室各有1套空重车调整阀备品。

（3）在方案3（采用阀互换方案）中，假定邻车刚好装配了空重车调整阀。

（4）应急处置从故障车乘务室开始至返还乘务室结束。

工作量测定结果如下：

（1）方案1工作量：从乘务室将应急膜板套装1套及2把扳手拿至车下故障阀附近，约20 s；车辆关门排风，并排尽总风缸余风，约65 s；拆卸故障空重车调整阀，并安装应急膜板，约240 s；将各塞门或把手恢复至正常位，约30 s；将故障阀及工具搬至乘务室，约30 s，总计，约385 s，即6 min 25 s。

（2）方案2工作量：从乘务室将空重车调整阀备品1套及2把扳手搬至车下故障阀附近，约30 s；车辆关门排风，并排尽总风缸余风，约65 s；拆卸故障空重车调整阀，并安装备品阀，约240 s；将各塞门或把手恢复至正常位，约30 s；将故障阀及工具搬至乘务室，约30 s，总计，约395 s，即6 min 35 s。

（3）方案3工作量：从乘务室拿工具至邻车车下空重车调整阀位置附近，约50 s；对邻车关门排风，并排尽总风缸余风，约65 s；拆卸邻车空重车调整阀，并将其搬至故障车，约150 s；按照方案2对应步骤对故障车进行关门排风、更换故障阀、恢复各塞门或把手位置，约335 s；将故障阀及工具搬至邻车，约30 s；按照方案2对应步骤安装故障阀、恢复各塞门或把手位置，并将工具拿回至乘务室，约200 s，总计，约830 s，即13 min 50 s。

经过对3种应急方案对比分析，可以发现：从作业步骤及体力消耗上来看，方案1和方案2步骤基本相同，体力消耗方案2略高，方案3较为复杂，体力消耗也最大（每套应急膜板套装重量约1 kg，而每套空重车调整阀约20 kg）。从耗时上来看，方案1最少，方案2稍长，方案3最长。从应急成本、备品管理等方面来看，方案1需要在首、尾车各配备1套应急膜板套装但成本较低；方案2需要在每个所需编组的UZ25K或XL25K型车上各配备1套空重车调整阀的话，则消耗的空重车调整阀备品量较大，成本较高且不便于乘务备品管理；方案3虽然不需要额外准备应急膜板套装或阀备品，但在实际的车辆编组中空重车调整阀较常见于在首、尾的邮政车或行李车中，而其邻车刚好装有空重车调整阀的情况较为少见，这无疑将进一步增大乘务员应急处置工作量，从而延长应急时间。