張海軍，王立超，胡 維，劉 鵬，劉寶安

（中國鐵道科學研究院 機車車輛研究所，北京100081）

CRH5型動車組制動夾鉗單元運用維護檢修技術探討*

張海軍，王立超，胡 維，劉 鵬，劉寶安

（中國鐵道科學研究院 機車車輛研究所，北京100081）

簡述CRH5型動車組制動夾鉗單元的結構原理和維修特性，建立制動夾鉗單元運用維護檢修制度，包括檢修思想、檢修周期和檢修方法等內容，論述制動夾鉗單元在運用維護周期內的檢修工作內容。

CRH5型動車組；制動夾鉗單元；檢修

CRH5型動車組于2007年起逐步在北京、沈陽、哈爾濱、濟南、西安、鄭州及太原鐵路局等投入運營，現(xiàn)如今保障性工作已成為其服務鐵路運輸?shù)年P鍵。由于CRH5型動車組首次從國外引進，因而缺乏實際運行管理經(jīng)驗，為保證動車組高質量、高可靠性、高效率地運營，我國工程技術人員必須探討合理的動車組維修制度和方法，尤其是動車組的重要組成部件。

制動夾鉗單元是動車組空氣制動的執(zhí)行機構，是保證動車組能否正常運用的關鍵部件，所以在動車組運營過程中必須保障其可靠有效。在實際運用過程中需要了解產(chǎn)品的結構和原理，制定合理的檢修制度，明確運用周期內各階段的具體檢修工作內容。

1 制動夾鉗單元簡介

制動夾鉗單元由制動缸、夾鉗機構及一系列連接零件組成。它的作用是把空氣壓力轉換為制動缸的軸向推力，然后增大若干倍，平均地傳給閘片，使之壓緊制動盤而產(chǎn)生制動作用。

1.1 產(chǎn)品結構組成

CRH5型動車組配套的制動夾鉗單元包含兩種型號：II76287/1PW常用制動夾鉗單元，如圖1，II76286/1PW帶停放制動夾鉗單元，如圖2。由外形圖可知制動夾鉗單元主要由兩部分構成：制動缸和夾鉗機構，而兩種制動夾鉗單元的主要區(qū)別是制動缸的結構和功能，分為常用制動缸和帶停放制動缸。

（1）夾鉗機構

夾鉗機構分別由閘片托、杠桿、吊架、吊桿及連接緊固件組成。其作用過程是把制動缸的推力增大若干倍后平均地傳給閘片，使閘片壓緊制動盤而對動車組產(chǎn)生制動作用。

（2）制動缸

圖1 常用制動夾鉗單元

圖2 帶停放制動夾鉗單元

①常用制動缸

常用制動缸的內部結構如圖3，主要由傳力部件1、間隙調整機構2和手動復位機構3組成。傳力部件的作用是將空氣壓力轉換為活塞的軸向推力，再通過內部機構將力傳遞給夾鉗機構；間隙調整裝置在制動緩解過程中自動補償閘片與制動盤的磨耗；手動復位機構通常在更換閘片時操作，在無需拆解任何部件條件下即可實現(xiàn)。

常用制動缸的結構特點是保證閘片與制動盤之間的間隙恒定和有效；制動缸保持較低的空氣消耗；活塞行程保持在有效范圍內；制動力保持均衡。

圖3 常用制動缸

圖4 帶停放制動缸

②帶停放制動缸

帶停放制動缸的內部結構如圖4，主要由帶間隙調整器的常用制動缸1、彈簧停放制動缸2、輔助緩解機構3組成。所以帶停放制動缸除具有常用制動缸的功能外，還具有停放制動和緩解功能。停放制動力在正常情況下充氣緩解，排氣制動，在特殊情況下，可通過輔助緩解機構實現(xiàn)停放制動力的快速緩解。

1.2 產(chǎn)品的維修性

產(chǎn)品設計好壞的標準是能否用最經(jīng)濟的方案來實現(xiàn)既定的功能目標。此經(jīng)濟性不僅體現(xiàn)在技術上先進，制造上可行，操作上方便，而且還體現(xiàn)在產(chǎn)品運用過程中的維護成本。

制動夾鉗單元在使用過程中，不可避免會產(chǎn)生不同程度的磨損、腐蝕、變形等損傷，且隨著時間的推移，技術狀態(tài)逐漸變差，所以需要采用有效的制度和方法確保產(chǎn)品運用過程中的可靠性。制動夾鉗單元產(chǎn)品的設計充分考慮了后期運用過程中的維護和檢修，盡可能保證產(chǎn)品的最低運用成本，這種設計上的可維護性主要體現(xiàn)為產(chǎn)品的正常損傷形式，包含兩個方面。

（1）磨損

磨損是制動夾鉗單元運用過程中的最主要損傷形式。磨損分為正常磨損與非正常磨損兩個階段，正常磨損達到一定限度就發(fā)展成為非正常磨損，在這種情況下必須對超限零件進行更換。

制動夾鉗單元產(chǎn)品中相互接觸且具有運動關系的零部件，都存在磨損，主要包含3大類：關節(jié)連接磨損，活塞與氣缸體的密封磨損，離合器磨損。如圖5所示，制動夾鉗單元關節(jié)連接處的磨損形式，在設計文件中，關于此種狀況的損傷形式定義了磨損限度（銷軸和襯套各0.5 mm）。為了減輕這種形式損傷，設計上軸選用金屬材料，套選用耐磨工程塑料，所以超限零件通常為襯套，而且襯套在后期的更換過程中容易實現(xiàn)。此例充分體現(xiàn)了產(chǎn)品設計對后期使用成本的考慮。

圖5 銷軸和襯套連接

（2）腐蝕

制動夾鉗單元產(chǎn)品運行環(huán)境較為惡劣，不可避免受到外界環(huán)境的腐蝕和破壞，產(chǎn)品設計上對這種損傷形式的防護通常采用表面處理及相關技術的應用來實現(xiàn)，如噴漆、電鍍、氧化等。而表面處理防護層隨著時間的推移其性能會逐漸喪失，所以在表面防護層破壞前必須對其進行修復，以保證產(chǎn)品的性能狀態(tài)。

表面防護層的修復主要體現(xiàn)在可剝離性。在產(chǎn)品檢修階段，通過特殊的工藝如打磨，噴沙，高壓水等去除防護層，再對產(chǎn)品進行重新防護，即可實現(xiàn)產(chǎn)品的維護性要求。

2 制動夾鉗單元的檢修制度

制動夾鉗單元產(chǎn)品檢修工作的開展，需要建立明確的檢修制度，其中包括檢修思想、檢修循環(huán)周期和檢修方法。檢修制度的建立是開展檢修工作的前提，是檢修工作開展的指導思想，是檢修工作有效性的保證。

2.1 檢修思想

目前我國高速動車組仍然采用以“計劃預防修”為主的檢修思想，即“在計劃預防修”前提下，逐步實施狀態(tài)修、換件修和主要部件的集中修，改革配件的生產(chǎn)和供應體制，建立運用和維修的現(xiàn)代化管理體系。

“計劃預防修”以磨損理論為基礎，在計劃周期內通過對機械零部件損傷的大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析研究，把機械設備上不同損傷規(guī)律和損傷速度的零部件科學的劃分成若干組，并確定出不同零件的損傷極限，進而規(guī)定不同修程的修理期限和修理范圍。這樣，使機械設備在運用中能得到有計劃的修理，即零部件尚未達到極限損傷之前就加以修復或更換。

制動夾鉗單元為純機械傳動機構，其作用過程就是力的傳遞和施加，產(chǎn)品的主要損傷形式是磨耗損傷，所以采用計劃預防為主，狀態(tài)修為輔的維修思想。在具體的實施過程中，從以下幾個方面開展。

（1）確定檢修周期；

（2）確定零部件的損傷形式；

（3）確定零部件的損傷極限；

（4）計劃周期內進行損傷統(tǒng)計；

（5）確定在檢修周期內的維修范圍。

2.2 檢修周期

制動夾鉗單元的檢修周期劃分必須與CRH5型動車組檢修周期相一致，以動車組檢修周期為基礎，按照計劃預防修思想，進行產(chǎn)品檢修工作的劃分和檢修范圍的確定。

CRH5型動車組檢修周期循環(huán)圖如圖6，檢修分為5個等級，一級檢修、二級檢修、三級檢修、四級檢修和五級檢修，各級檢修的節(jié)點如下。

（1）一級檢修：運行里程4 000 km或48 h；

（2）二級檢修：6萬km；

（3）三級檢修：120萬km或3年（先到為準）；

（4）四級檢修：240萬km或6年（先到為準）；

（5）五級檢修：480萬km或12年（先到為準）；

圖6 檢修周期循環(huán)圖

2.3 檢修方法

根據(jù)產(chǎn)品特性和實際的運用狀況，制動夾鉗單元的運用維護檢修方法存在3種：故障修、狀態(tài)修和計劃修，3種方法并存，相互配合使用。

計劃修和狀態(tài)修均屬于預防性檢修，可以預防發(fā)生漸進性故障；故障修則是非預防性的，多用于偶然故障。3種檢修方式各有其適用范圍，它們本身并沒有先進落后之分。選擇的關鍵是通過對制動夾鉗單元運用過程中的綜合分析，根據(jù)檢修過程中的具體情況，選擇合理的檢修方法。

（1）故障修

故障修是在產(chǎn)品發(fā)生故障之后才進行修理，它沒有控制維修時間，維修計劃，發(fā)生規(guī)律等條件，所以采用的維修方式是發(fā)現(xiàn)什么故障，就修理什么部位。由于沒有明確的計劃，每次修程的作業(yè)范圍和工作量是隨機的，對產(chǎn)品不做根本性的徹底修理。如輔助緩解裝置不能施加停放制動，閘片與制動盤間間隙異常等。

（2）狀態(tài)修

狀態(tài)修是檢測產(chǎn)品的性能狀態(tài)，當產(chǎn)品性能下降不能滿足使用要求時，需要定位其故障和失效部位，然后實施維修。

狀態(tài)修故障不是瞬間發(fā)生的，而是有一個從發(fā)生到發(fā)展，最后形成故障狀態(tài)的過程，因此如果找到跟蹤故障跡象過程的方法，將觀察到的產(chǎn)品運行狀態(tài)和規(guī)定的標準進行比較，則可以采取措施預防發(fā)生故障或避免故障后果。如呼吸堵堵塞、外露零部件的腐蝕等。

（3）計劃修

計劃修是制動夾鉗單元產(chǎn)品運用中的主要檢修方法。以產(chǎn)品檢修周期作為維修期限，只要動車組達到預先規(guī)定的里程或時間，不管其技術狀態(tài)如何，都要進行規(guī)定的維修工作，這是一種強制性的預防修理。所以計劃修的關鍵是確定維修周期，正確的維修時機應該是偶然故障階段的結束點，即在故障率進入耗損故障期急劇上升之前。如產(chǎn)品磨耗件，襯套、軸銷、氣缸體、活塞等。

3 檢修工作及內容

以制動夾鉗單元檢修制度為指導思想，在實際中開展制動夾鉗單元各級維護檢修工作。在產(chǎn)品檢修周期內，將所有級別的檢修工作劃分為兩類：運用檢修和高級檢修。按照檢修級別將一級和二級檢修劃分為運用檢修；三級、四級和五級檢修劃分為高級檢修。

表1 制動夾鉗單元的運用檢修內容

3.1 運用檢修

運用檢修工作通常在動車段或運用檢修所進行，檢修工作內容存在隨機性，主要為排除產(chǎn)品故障或性能異?，F(xiàn)象，確保產(chǎn)品狀態(tài)良好。

制動夾鉗單元在實際運用中，出現(xiàn)過多種與列車相關的故障，某些故障通過分析確定了產(chǎn)品原因或人為原因，而有些因為涉及因素較多很難去判定，故障原因沒有定論。為避免制動夾鉗單元異常現(xiàn)象造成列車事故，最有效的方法是制定合理的運用檢修制度，預防發(fā)生故障。運用檢修包含一級檢修和二級檢修，對于制動夾鉗單元產(chǎn)品，實際操作工作內容相同，包含4個方面如下，見表1。

（1）緊固連接狀態(tài)；

（2）外露零部件狀態(tài)；

（3）閘片鎖緊機構狀態(tài)；

（4）產(chǎn)品性能狀態(tài)。

3.2 高級檢修

高級檢修在動車檢修基地或大修廠進行，檢修工作完全按照計劃進行，檢修計劃按照預防性檢修思路制定。

制動夾鉗單元高級檢修包含三級檢修、四級檢修和五級檢修，各級檢修工作內容存在差別，但其制定的原則和思路相同，即通過“計劃預防修”為主的維修思想對產(chǎn)品磨耗零部件的狀態(tài)進行測量，統(tǒng)計和分析，同時考慮產(chǎn)品整個維護周期內的有效性，最終制定合理的檢修范圍和工作內容。

如圖7，氣缸體與活塞密封面的磨耗界限，設計尺寸φ203H11，磨耗界限設定為φ203.5。按照制動夾鉗單元的檢修周期，在3個高級修階段進行氣缸體直徑的測量、統(tǒng)計和分析，最終確定氣缸體檢修方案。三級檢修：滿足磨耗界限要求，不需要進行修復和更換；四級檢修：滿足磨耗界限要求，不需要進行修復和更換；五級檢修：滿足磨耗界限要求，但需要對磨耗面進行修復。

圖7 氣缸體

通過上述相同的方法分別對制動夾鉗單元磨耗零部件進行分析，確定磨耗件的高級檢修方案。同時考慮產(chǎn)品的其他因素，如油脂的有效性、橡膠件的壽命、零件的腐蝕狀態(tài)等，通過產(chǎn)品使用狀態(tài)調研，再通過產(chǎn)品運用周期系統(tǒng)分析，最終制定制動夾鉗單元科學合理的檢修方案。

（1）三級檢修

在制動夾鉗單元三級檢修階段，檢修工作開展的基本原則是產(chǎn)品“不進行分解”，只進行產(chǎn)品外觀狀態(tài)的檢查和產(chǎn)品性能的測試。將產(chǎn)品從轉向架上整體拆下后在專用的試驗設備上進行測試。如果在產(chǎn)品檢查和測試過程中出現(xiàn)異常，則必須進行進一步分析和檢修，依據(jù)狀態(tài)修和故障修方法對產(chǎn)品進行修復。因此三級檢修工作主要目的是排除產(chǎn)品可能存在的問題，保證產(chǎn)品處于良好的工作狀態(tài)。檢修工作具體目標包含3方面的內容。

①零部件外觀處于良好的工作狀態(tài)；

②產(chǎn)品連接處的緊固狀態(tài)無松動；

③產(chǎn)品性能滿足使用要求。

其中前兩項與運用檢修內容相同，不同之處是產(chǎn)品需要從轉向架拆下后對外觀進行充分清洗，然后檢查產(chǎn)品零部件的表面狀態(tài)以及緊固狀態(tài)。產(chǎn)品的性能檢測在專用試驗臺上進行，測試方法與新造不同，新造只進行制動缸的性能測試，三級檢修則需要對制動夾鉗單元進行整體測試，測試項目內容如下。

①手動間隙調整試驗；

②閘片間隙試驗；

③靈敏度試驗；

④氣密性試驗；

⑤制動力試驗；

⑥彈簧停車手動緩解試驗；

⑦調整量試驗。

（2）四級檢修

制動夾鉗單元的四級檢修，需要將產(chǎn)品從轉向架上整體拆下后解體檢修，檢修過程中需要進行零部件的更新替換，如橡膠件，超限的磨耗件，以及意外損傷而不能繼續(xù)使用的零件，產(chǎn)品的性能和組裝技術條件完全按新造要求進行。

四級檢修工作內容包括清洗、解體、檢修、性能試驗和組裝等環(huán)節(jié)，檢修工作的工藝流程如圖8所示，詳細內容如下。

①清洗

清洗分為產(chǎn)品的外觀清洗和內部清洗。外觀指產(chǎn)品運行過程中可見的部分，要求不存在可見的污垢，如油脂、灰塵等。如果外部狀態(tài)差異不影響產(chǎn)品進一步使用（如漆膜顏色變化），則該差異允許存在。產(chǎn)品內部清洗要求制動缸內部零件表面和夾鉗關節(jié)連接處，要求表面無油污、磨損物等可見污垢。

②解體

將制動夾鉗單元先分解為夾鉗機構和制動缸組成兩部分，再將這兩部分逐級解體到零件或最小檢修單元，所謂最小檢修單元是指不需要再分解即可對零件狀態(tài)進行檢測的部件。

③檢修

檢修包括修復和檢查兩種，主要是確定非必換零部件狀態(tài)，如銘牌清洗，磨耗零件的異常磨耗，結構件的磕碰、裂紋等機械損傷，表面腐蝕，化學損傷等。對存在損傷而不能保證繼續(xù)使用（下一個四級檢修）的零件進行替換。

④組裝

夾鉗機構和制動缸分解檢修完成后，按照新造圖紙要求分別進行夾鉗機構和制動缸總成的組裝，組裝過程對必換零件和檢查過程中的損傷零件進行替換。制動缸總成進行性能試驗后再進行總組裝，制動缸的性能試驗按照⑤中內容進行。

制動夾鉗單元產(chǎn)品的組裝按照新造工藝過程進行，組裝過程技術要求與新造相同，如組裝順序、潤滑脂使用、緊固力矩要求等。

⑤性能試驗

制動夾鉗單元新造產(chǎn)品的性能試驗包含兩部分，制動缸的性能測試和制動單元的整體測試，兩者相互結合保證產(chǎn)品的性能要求。測試的內容與新造產(chǎn)品完全相同，包含幾何尺寸、強度、泄漏、作用行程、調整量、作用力、復位力矩、手動緩解力等。

圖8 制動夾鉗單元四級檢修流程圖

（3）五級檢修

制動夾鉗單元的五級檢修，與四級檢修基本相同，需要對產(chǎn)品進行分解檢修，檢修過程中需要進行零部件的更新替換，需要對非必換零件進行檢測，產(chǎn)品的性能和組裝技術條件完全按新造要求進行等，不同點是檢修和替換的零件范圍比四級檢修大。

4 結束語

現(xiàn)今保障性維護檢修工作已成為確保CRH5型動車組運輸?shù)年P鍵。而CRH5型動車組是一種復雜的工業(yè)產(chǎn)品，由多種部件組成，在制定維護檢修工作中需要針對不同部件的特性和運營狀況區(qū)別對待，探索有效合理的維護檢修方法和體系。

制動夾鉗單元產(chǎn)品作為動車組的重要組成部件，通過分析產(chǎn)品結構特性和運營狀況，規(guī)劃維護檢修周期，確定檢修思想和檢修方法，制定詳細的運用保障檢修內容和工作?，F(xiàn)階段制動夾鉗單元的此種維護檢修方案已在實際中貫徹執(zhí)行，且達到了理想的效果。

［1］ 蔡紹先.鐵道車輛檢修工藝及其管理［M］.北京：中國鐵道出版社，2008.

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［3］ 董錫明.高速列車維修制度［J］.中國鐵路，1997，（7）：35-38.

［4］ 劉麗影，劉繼剛，劉 繼.我國高速鐵路檢修制度［J］.同濟大學學報.2008，（8）：1 001-1 003.

［5］ 王延飛，張海軍，劉 濤.HXD3電力機車單元制動器的日常運用檢修和維護［J］.鐵道機車車輛.2011，（4）：103-106.

Maintenance&Overhaul Technology Research for CRH5EMU Brake Caliper Unit Application

ZH ANG Haijun，WANG Lichao，HU Wei，LIU Peng，LIU Baoan
（Locomitive＆Car Research Institute of China Academy of Railway Science，Beijing 100081）

The paper briefly describes the structure principle and maintenance features for brake caliper unit of CRH5EMU，establishes the maintenance overhaul instruction during its application，including the maintenance principle，maintenance period and overhaul method，and analyzes the maintenance overhaul work contents during brake caliper’s application period.

CRH5EMU；brake caliper unit；maintenance and overhaul

U266.2.35

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.01.18

1008－7842（2014）01－0085－05

*中國鐵道科學研究院機車車輛研究所青年基金項目（1150JL03）。

1—）男，工程師（

2013－08－21）