楊世權

（神華鐵路貨車公司肅寧車輛維修分公司，河北肅寧062350）

貨車120型空氣制動機慣性故障原因分析及解決建議

楊世權

（神華鐵路貨車公司肅寧車輛維修分公司，河北肅寧062350）

制動系統(tǒng)作為鐵路貨車的重要組成部分，不僅直接關系著鐵路運輸?shù)男熊嚢踩?，更是鐵路貨車運輸實現(xiàn)“重載、提速”發(fā)展目標的關鍵前提條件之一。以鐵路貨車廣泛裝備的120型空氣制動機系統(tǒng)作為主要研究對象，結合該型制動機的結構特點及運用、檢修實際情況，對其慣性故障原因進行分析并提出解決建議。

120型空氣制動機；慣性故障；抱閘

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.083

1 引言

隨著我國鐵路貨運“重載、提速”技術的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)GK型、103型貨車制動機已難以滿足重載、提速列車的性能要求?；诖?，20世紀90年代鐵道科學研究院和眉山車輛廠共同研制了120型制動機，該型制動機的設計制造結合了103型制動機結構和性能優(yōu)點，吸取了國外貨車空氣制動機結構和性能優(yōu)點，制動、緩解波速等各項指標達到當時國際先進水平，成為我國貨車主流制動機，因此，對該型制動機相關故障的探究，對鐵路貨車行車安全，具有重要意義。

2 120 型空氣制動機及其特點概述

120 型制動機是目前我國鐵路貨車中應用最廣的一類主流空氣制動機，主要包括空氣控制閥、副風缸、加速緩解風缸、鏇壓密封式制動缸、降壓風缸、空重車自動調(diào)整裝置、組合式遠心積塵器、制動管系等相關裝置。120型空氣制動機具有以下幾方面的特點：（1）采用二壓力機構，可與目前我國多數(shù)其他貨車進行混編，具有較好的混編性能和兼容性。（2）由于120型空氣制動機的作用方式為直接作用式，不但結構簡單，對于制動缸而言，其均由主活塞充排氣動作直接控制運轉(zhuǎn)，進一步提高了貨車制動及緩解波速，使列車前后車輛制動、緩解同步性得到大幅度提升，降低了車輛的縱向沖動。（3）采用橡膠膜板和金屬滑閥結構，具有密封性能好、結構簡單、工作阻力小、檢修方便及良好的作用延續(xù)性。（4）120型空氣制動機增設加速緩解閥，與增加的加速緩解風缸相配合，當車輛緩解時，利用即將排入大氣的制動缸壓力作為加速緩解信號源，促使加速緩解閥開通加速緩解風缸向制動管逆流的通路，從而加快了制動管充氣，提高了緩解波速。（5）設有局減室和局減閥能夠?qū)崿F(xiàn)一、二階段局減提高制動波速，同時設有緊急二段閥，能夠?qū)崿F(xiàn)緊急制動時，制動缸壓力先快后慢兩段上升，緩和列車縱向沖動。（6）緊急放風閥中設置先導閥，提高了緊急制動波速。（7）設置半自動緩解閥，通過拉風線能夠人工自動緩解制動缸壓力及排空全車壓力空氣。

3 120型空氣制動機慣性故障概述

由前文可知，120型空氣制動機的應用能夠有效提高列車制動、緩解波速，保障列車制動、緩解的同步性，減輕列車縱向沖動，但其在實際應用過程中卻也存在諸多故障，對行車安全帶來影響。對于120型空氣制動機而言，導致其出現(xiàn)故障的原因主要包括了機車充風操作失誤誘發(fā)故障、制動閥檢修工藝落實不到位誘發(fā)故障、配件質(zhì)量問題誘發(fā)故障、風源質(zhì)量誘發(fā)故障、管系泄漏和制動缸故障等。[1]由120型空氣制動機故障，可能導致的情況有：（1）列車制動作用延遲，制動力不足，制動走行距離延長；（2）故障車輛抱閘運行，增加車鉤緩沖裝置牽引載荷。（3）抱閘運行導致合成閘瓦融化拉傷輪對踏面，嚴重者致使輪對踏面出現(xiàn)熱裂紋危及行車安全；（4）列車制動、緩解同步性降低，加劇列車縱向沖動，損傷車鉤緩沖裝置及前后從板座，沖動嚴重者，可導致列車彎道脫軌。

4 120型空氣制動機慣性故障與解決建議

4.1 機車充風操作不當誘發(fā)故障與處理

故障主要表現(xiàn)為：機車乘務員充風操作不當，列車充風不足，致使制動作用延遲，制動力不足。通過現(xiàn)場調(diào)查了解，機車在連掛后向車輛充風由司機控制，在通常狀況下由于機車列車管壓力表傳感的是機車列車管壓力，并不完全真實反映后部車輛制動主管壓力，當壓力表顯示充至定壓力后，后部車輛風壓實際未達到定壓，此時，進行制動試驗雖能夠?qū)崿F(xiàn)制動，但開車后由于副風缸壓力低于定壓，制動機制動時主活塞向上移動速度緩慢，制動作用延遲，制動缸壓力不足，列車制動距離延長。[2]尤其是編組達到132輛以上的萬噸列車，司機更須規(guī)范操作，保證充風時間。

解決建議：針對此種人為失誤造成的故障，需要司機憑借經(jīng)驗充風，當列車管壓力表顯示充至定壓時，司機須關閉空氣壓縮機，繼續(xù)觀察列車管壓力，如出現(xiàn)下降，則啟動壓縮機繼續(xù)補風，也可觀察列車管壓力表指針，如充至定壓時，指針不穩(wěn)定有跳動現(xiàn)象，則需繼續(xù)補風。如列車尾部安裝列尾安全排風裝置，司機可根據(jù)列尾裝置傳輸?shù)娘L壓數(shù)據(jù)判斷列車充風情況。

4.2 120閥檢修質(zhì)量問題誘發(fā)故障及解決建議

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研2015年3月9日至4月9日神華集團肅寧車輛維修分公司共檢修120/120—1型臨修閥57套，其中120型40套、120—1型17套。經(jīng)檢查橡膠膜板穿孔故障42件，滑閥及閥座工作面拉傷故障12件，120閥主活塞螺母松動脫出3件，分別占故障總數(shù)73.7%、21.1%和5.2%。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，穿孔的局減閥及主閥膜板均為北京航材百慕合力高分子材料有限公司2014年的產(chǎn)品（見圖1），該橡膠膜板裝用約半年后，受閥蓋、活塞等金屬件壓緊受力部位橡膠層蠕動、變薄，最終穿孔。

圖1 局減閥及主閥膜板

故障表現(xiàn)為：局減閥膜板穿孔致使制動閥制動位時前蓋局減閥孔漏風，主閥活塞上下兩側(cè)不能形成足夠壓差推動主鞲鞴向上移制動，制動作用失效。主閥模板穿孔致使副風缸壓縮空氣通過模板穿孔處與列車管連通，主閥活塞上下兩側(cè)不能形成足夠壓差推動主鞲鞴移動，因而制動作用失效，或緩解作用失效，抱閘運行。

解決建議：（1）北京航材百慕合力高分子材料有限公司橡膠件由于在全路鐵路貨車運用中存在諸多質(zhì)量問題，鐵路總公司于2014年8月下文停用，制動閥廠、段修更換橡膠件時，應加強檢查，杜絕該公司產(chǎn)品裝車。

（2）制動閥廠、段修更換橡膠件時，組裝人員應嚴格檢查橡膠膜板質(zhì)量，橡膠膜板須是天然橡膠（帶NR標識），有的廠家橡膠件雖有NR標識，但實際為再生橡膠，不是天然橡膠。組裝者可根據(jù)經(jīng)驗判斷，天然橡膠自然光澤較好，有橡膠清香氣味。再生橡膠一般顏色發(fā)黑、無自然光澤，有橡膠燒蝕氣味，如發(fā)現(xiàn)再生橡膠可聯(lián)系單位物資部門及技術部門共同鑒定退貨，杜絕裝車使用。

滑閥及閥座工作面拉傷故障及解決建議。此類故障一般為風源質(zhì)量誘發(fā)故障，列車充入壓縮空氣清潔度不符合要求，空氣參雜灰塵顆粒物，充入閥體，滑閥工作面夾雜顆粒物多次往復動作后致使滑閥及閥座工作面拉傷。

故障主要表現(xiàn)為：120閥充氣緩解位時，主閥排氣口漏泄不止，副風缸無法充風。

主要原因為：（1）列檢試風設備、機車空氣壓縮機等供風設備濾塵冷干裝置未定期清理保養(yǎng)維護，制動管系及閥體內(nèi)灰塵顆粒沉積過多。

（2）車輛運用中，各煤炭裝卸點作業(yè)時，制動軟管未加裝防塵堵，致使煤灰等顆粒物進入管系，吹入閥體?；y與閥座夾雜灰塵多次相對運動后工作面拉傷，副風缸空氣通過閥座緩解孔流向加速活塞外側(cè)，最終流向主閥排氣孔，副風缸無法充風。

解決方法為：（1）車輛在進行廠、段修時嚴格按照工藝對分解制動閥配件進行首次和二次清洗，在內(nèi)部配件二次清洗時，使用高效除油除塵清潔液注入滑閥、節(jié)制閥、滑閥座內(nèi)部所有通路、溝槽等不易清洗部位，浸泡一定時間后用清水徹底清洗，使用干燥的壓縮空氣依次將各通路、通孔除塵、吹干，要根據(jù)滑閥、節(jié)制閥、滑閥座確定吹干順序，確保水、塵等異物不在通路、通孔中滯留。

（2）單車試驗時要嚴格管系吹塵步驟，保證主管內(nèi)灰塵除盡。

（3）及時清理列檢試風設備，機車供風設備除塵冷干裝置，保證空氣清潔度符合要求。

（4）沿線各煤炭裝卸點裝卸煤作業(yè)時，制動軟管連接器須加防塵堵，防止灰塵進入制動管系。

主閥活塞M22螺母緊固力矩不足，造成螺母松動、脫出，致使主閥活塞松動（見圖2）。故障一般表現(xiàn)為：制動閥制動或緩解作用不良，由于主閥主活螺母未緊固，在持續(xù)動作后松動或脫出，主閥活塞松動，車輛制動或緩解時主閥活塞膜板上下竄風，活塞上下兩側(cè)不能形成足夠壓差，主鞲鞴不能移動，致制動作用失效或者緩解作用不能實現(xiàn)，抱閘運行。該故障主要原因為段修時制動閥組裝工藝落實不到位，未按規(guī)定使用扭力矩扳手，逐一緊固。

解決建議：嚴格落實段修工藝，制動閥活塞螺母須按照《制規(guī)》要求逐一使用扭力矩扳手緊固，主活塞組成緊固力矩須為70±10N·m，其他活塞按規(guī)定力矩緊固。

圖2 主閥

4.3 冬季非正常緊急制動故障及解決建議

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查120閥在冬季或者在高寒地區(qū)外溫較低時，個別車輛常用制動試風時，會出現(xiàn)意外緊急制動現(xiàn)象。[3]但原閥返回制動室120閥試驗臺室溫下試驗各項指標均全數(shù)合格，分解后檢查、檢測，緊急閥安定彈簧彈力、緊急閥活塞安定孔、緊急活塞桿長度、緊急活塞桿下端與先導閥之間距離均符合圖樣要求，無法判斷故障。

解決建議：制動閥進行廠、段修時，嚴格落實《制規(guī)》工藝，及時全數(shù)更換橡膠件，各型橡膠密封件自制造之日起至組裝使用前儲存期不超過6個月。冬季氣溫較低情況下，可加嚴工藝標準，橡膠件自制造之日起至組裝使用前儲存期不超過4個月。橡膠件生產(chǎn)廠家加強質(zhì)量卡控，保證橡膠件硬度、強度、壓縮耐寒系數(shù)、熱空氣老化等物理機械性能符合有關標準要求。

4.4 制動管系故障及解決建議

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計2015年1月至12月，神華集團肅寧分公司因制動管系法蘭漏泄扣臨修車輛為59輛。

制動支管法蘭漏泄，以法蘭體裂紋故障為主。主要原因如下。

1）制動管系彎制后不同程度存在長度、角度誤差，部分職工處理制動管系故障，更換制動管或法蘭時，使用撬棍等工具強行對位組裝，造成連接管系法蘭體相互抗勁，車輛運行中，法蘭體受振動交變載荷，易出現(xiàn)裂紋。

2）部分職工緊固法蘭體螺栓時用力過猛，未嚴格按照工藝交替、均勻緊固造成法蘭體相互抗勁。

1.3.3 簡明健康狀況調(diào)查量表(SF-36)評分[10] 該量表評估內(nèi)容主要包括8個維度(一般健康狀態(tài)、生理機能、生理職能、軀體功能、情感職能、社會功能、精神健康、精力)，36個項目，每個維度評分范圍0～100分，評分越高患者生存質(zhì)量越高。

解決建議：（1）應提高制動管系彎制質(zhì)量，嚴格按照圖樣彎制，減小彎管誤差。（2）提升管系組裝連接質(zhì)量，更換管系或處理故障時，制動管系故障部位向車輛一端的所有固定裝置和管卡、管夾均分解處于松弛狀態(tài)，不得借助撬棍等工具強力分解管系，管系組裝連接法蘭時，交替均勻緊固法蘭螺栓，向車體一端拉動制動管系以消除分解管系時的抗力，使用鋼卷尺衡量兩吊卡間的距離制動主管長度大于2400mm，支管長度大于1800mm，或“U”形管懸臂長度大于500mm時須加裝管吊卡，在不干涉其他基礎制動配件情況下，吊卡座隨管系適當移動位置，避免吊卡與制動管相互抗勁。

4.5 副風缸漏泄故障及解決建議

圖3 面接觸懸吊式副風缸

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計2015年1月至12月，肅寧分公司因副風缸缸體裂紋扣臨修車輛32輛均為C64K型。

副風缸裂紋故障為副風缸懸吊架與缸體結合端部焊波裂紋，焊波裂紋后延伸至缸體。且裂紋部位多數(shù)集中在遠離副風缸法蘭、靠近中梁一側(cè)吊架端部與缸體結合部。

造成該故障的主要原因是副風缸吊架與缸體焊接工藝不達標。副風缸設計時，懸吊架與缸體為線接觸且雙面滿焊，焊接時，吊架端部與缸體結合部一般為電焊收弧點或引弧點，電焊熔池熔深較大，易咬傷缸體母材，該處缸體金屬晶相結構因焊接熱輻射發(fā)生變化，強度下降，易產(chǎn)生應力集中，車輛運行過程中，該處受缸體振動等交變載荷，易產(chǎn)生裂紋。同時在安裝副風缸時由于法蘭端須與管系組裝對位，安裝過程中可能存在強行矯正對位，遠離副風缸法蘭、靠近中梁一側(cè)吊架端部與缸體結合部，承受向外或向內(nèi)扭矩，因此更易產(chǎn)生裂紋。

解決建議：為解決線接觸懸吊式副風缸焊接時引弧點或收弧點熔池過深，焊接應力集中的問題，建議車輛進行廠、段修時，逐步更換為面接觸懸吊式副風缸（見圖3），該型副風缸吊架與缸體接觸面積較大且圓滑過渡，能夠有效降低焊接應力。

4.6 制動缸故障及解決建議

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計2015年1月至12月，神華肅寧分公司因制動缸故障扣修的臨修車輛共15輛，主要故障為制動缸橡膠皮碗裂紋。

經(jīng)分解制動缸觀察，制動橡膠皮碗裂紋部位均是皮碗上部與缸體接觸部，制動缸在運用過程中皮碗上部油脂由于重力逐漸下落至缸底，皮碗上部與缸體無潤滑、干磨，是故障的主要原因。目前120型制動機配套裝用的制動缸均為鏇壓密封制動缸，根據(jù)《制規(guī)》有關規(guī)定，鏇壓密封制動缸段修時，如作用狀態(tài)良好可不分解，因此，每個扣段修的車輛制動缸狀態(tài)雖然良好，由于無須分解，維修人員無法掌握制動缸油脂潤滑狀態(tài)。同時鏇壓密封制動缸制造加工時，缸體內(nèi)表面粗糙度較低，表面較為光滑，雖有利于皮碗空氣密封，但較原鑄鋼缸體，內(nèi)表面存油效果較差，也是造成故障的原因。

解決建議：為避免鏇壓密封制動缸油脂落入缸體底部，防止活塞皮碗上部與缸體干磨，建議車輛在進行廠、段修時，制動缸逐步更換為新型主動潤滑式制動缸（見圖4），該型制動缸制動緩解作用時，活塞可自動旋轉(zhuǎn)，帶動底部油脂向上運動，自動潤滑缸體上部，可消除活塞上部皮碗與缸體干磨現(xiàn)象。

圖4 主動潤滑式制動缸

4.7 組合式積塵器故障及解決建議

據(jù)現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計2015年1至12月，神華肅寧分公司因組合式集塵器裂紋故障扣修臨修車19輛。主要裂紋部位為組合式集塵器盒安裝面彎角處。

故障原因如下。

（1）段修分解清除集塵器盒內(nèi)塵垢、積水后，組裝集塵器盒時部分職工用力過猛，未嚴格按照工藝，交替、均勻緊固螺栓，致使集塵器盒、體相互抗勁。

（2）集塵器盒為鑄鋼材質(zhì)，部分集塵器盒鑄造時存在內(nèi)部缺陷，運用一段時間后缺陷裂紋延伸導致泄漏。

解決建議：嚴格執(zhí)行段修工藝，清理完集塵器，組裝集塵器盒時須注意觀察、調(diào)整膠墊正位，密封線向上，盒與體上、下口對正后交替、均勻緊固集塵器盒螺栓，避免用力過猛，使集塵器盒、體相互抗勁。集塵器盒廠家應強化積塵器制造質(zhì)量卡控。

5 結論

綜上所述120型制動機慣性故障牽涉制動機運用工況、檢修工藝落實、配件設計、配件質(zhì)量、制動風源等多方面問題，因此，如何快速排除處理120制動機故障，減少列車關門車數(shù)量不是一個單純的運用或檢修問題，更需要運用、檢修部門、設計單位、配件制造企業(yè)共同努力提高質(zhì)量。

【1】宋忠力.貨車120型控制閥檢修運用中的故障分析及措施建議[J].價值工程，2014，3(10):71-72.

【2】韓晟，劉洋.影響120緊急閥性能的原因分析[J].鐵道車輛，2010(1): 29-31+49.

【3】張奇大.120型空氣制動機冬季漏泄故障原因分析和解決措施[J].哈爾濱鐵道科技，2012，2(28):40-41.

Inertia Fault Analysis and Solving Suggestions on 120 Type Air Brakes in Wagons

YANG Shi-quan
(Suning Vehicle Maintenance Branch of Shenhua Railway Wagon Company,Suning 062350,China)

Braking system,as an important part of railway wagon,is not only directly related to the safety of railway transportation,but also one of the key prerequisites for railway freight transportation to realize"overloading,speeding up"goals.Based on the 120 type air brake system widely equipped in railway wagons,combined with the structure characteristics and its operation and maintenance,this paper analyzes the cause of the inertia problem and puts forward solutions.

120 type air brake;inertia fault;self-braking

U279.3

A

1007-9467（2016）08-0152-03

2016-07-20

楊世權(1981～)，男，貴州興仁人，中級技術職稱，從事鐵路貨車段修技術管理與研究。