(上海地鐵維護保障有限公司 車輛分公司，上海 200235)

0 引言

目前，上海軌道交通已進入一個快速發(fā)展階段，網(wǎng)絡(luò)化運營格局已初步形成。網(wǎng)絡(luò)化規(guī)模的增大，給城市帶來便利的同時，對車輛的維護和檢修也帶來了挑戰(zhàn)。

上海地鐵5號線車輛使用多年來，經(jīng)常發(fā)生停放制動施加或緩解緩慢故障，經(jīng)過對停放制動故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和研究，發(fā)現(xiàn)絕大部分的故障為電磁閥故障。車輛在正線運營時，在每次折返線轉(zhuǎn)換司機室時都會自動施加停放制動，而司機到點發(fā)車時又要緩解停放制動，導(dǎo)致停放制動電磁閥的動作頻繁，一旦發(fā)生無法緩解故障將直接影響正線運營。

為此，本文對停放制動故障原因進行分析，根據(jù)故障原因?qū)ν７胖苿与姶砰y及控制進行研究，制定有效解決方案，有效降低故障率和下線率，提高運營的安全可靠性。

1 車輛停放制動控制工作原理

停放制動是車輛上重要的制動系統(tǒng)，用于確保車輛在數(shù)天的停放過程中不會有任何移動。轉(zhuǎn)向架上的停放制動單元由一臺與空氣制動缸串聯(lián)一臺彈簧力作用的制動缸組成，該制動單元施加停放制動。停放制動是充氣緩解，排氣施加。當(dāng)空氣供應(yīng)故障時，停放制動須手工緩解。

停放制動控制是通過司機室駕駛臺上的停放制動按鈕的操作，來控制停放制動電磁閥的動作，并通過電磁閥的換向來控制停放制動缸內(nèi)壓力空氣的充排，進而實現(xiàn)停放制動施加和緩解。當(dāng)緩解停放制動時，壓力空氣充入停放制動缸，阻止停放制動缸彈簧制動力的作用而實施；當(dāng)施加停放制動時，停放制動缸中的壓力空氣逐漸排入大氣，這時停放制動由于彈簧力的作用而實施。停放制動執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計要求是，其停放制動力永遠不衰減，當(dāng)停放的車輛在總風(fēng)管和制動缸的壓力空氣排盡時，停放制動接管常用制動，以保證車輛停放的要求。

1.1 停放制動電磁閥簡介

車輛制動系統(tǒng)采用克諾爾的EP98制動系統(tǒng)，為防止車輛無制動空氣后可能產(chǎn)生溜車，該系統(tǒng)安裝有停放制動空氣回路，停放制動電磁閥為二位三通的結(jié)構(gòu)，采用110VDC電源，工作氣壓為0—10.5bar，直接采用車輛主風(fēng)管供氣，安裝于每節(jié)車底的制動模塊區(qū)域，其結(jié)構(gòu)原理圖和實物圖如圖1 所示。

1.2 停放制動控制回路

停放制動控制方式為：電磁閥失電→停放制動缸放氣→停放制動施加；電磁閥得電→停放制動缸充氣→停放制動緩解。

圖1 電磁閥結(jié)構(gòu)原理圖和實物圖

2 故障情況及原因分析

根據(jù)對正線運營時發(fā)生的停放制動電磁閥故障統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，停放制動電磁閥故障表現(xiàn)形式主要分為兩種：第一種表現(xiàn)為停放制動不緩解，共出現(xiàn)1次，占比約為5%，經(jīng)查該故障為電磁閥線圈燒損引起。第二種表現(xiàn)為停放制動緩解或施加動作緩慢，共出現(xiàn)20次，占比約為95%，如表1所示，其中由于停放制動故障導(dǎo)致車輛下線17次。

表1 停放制動電磁閥故障表現(xiàn)形式

由表1可知，停放制動緩解或施加動作緩慢占比較高，而且影響程度較大，所以對此進行了深入的分析。

1)在故障發(fā)生時，對故障車輛停放制動電磁閥的控制電壓、線路阻值進行測量，未發(fā)現(xiàn)異常。從停放制動電磁閥控制回路得知，四節(jié)車輛的停放制動電磁閥為并聯(lián)形式的電路連接，電路上不存在時間上的滯后性。

2)對故障車輛的停放制動缸檢查后發(fā)現(xiàn)，每節(jié)車上的2個帶停放制動缸的單元制動機幾乎動作一致，沒有明顯的時間差。查閱車輛氣路圖得知，每節(jié)車輛2個停放制動缸的氣路并列接于停放制動電磁閥控制管路下方，由此可以判斷停放缸也不是造成動作緩慢的原因。

3)對停放制動電磁閥進行檢查，將有故障的電磁閥與正常車輛的電磁閥進行互換后發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生轉(zhuǎn)移，由此可以推斷故障是停放制動電磁閥引起的動作緩慢。在排除閥體的線圈故障后，基本認為是閥體內(nèi)的活塞及其相關(guān)部件動作遲緩，最終導(dǎo)致停放制動施加或緩解緩慢。

3 停放制動電磁閥改進及方案選定

3.1 三種改進方案

根據(jù)停車制動故障分析的結(jié)果，停放制動緩解或施加緩慢故障對車輛正線準(zhǔn)點運營的影響范圍較大，且是由于電磁閥內(nèi)部引起，據(jù)此，提出以下三種改進方案。

3.1.1 停放制動電磁閥結(jié)構(gòu)改進

停放制動電磁閥是制動系統(tǒng)中的重要部件，出現(xiàn)電磁閥動作緩慢故障，從電磁閥動作原理分析故障應(yīng)考慮以下幾方面，電磁閥潤滑油脂、閥體內(nèi)部的尺寸公差、尤其是活塞套管、線圈三通閥端蓋以及閥芯等部件的相互接觸是否存在干涉。因停放制動電磁閥為專業(yè)部件，對電磁閥結(jié)構(gòu)的改進需得到供應(yīng)商的技術(shù)支持。

3.1.2 停放制動電磁閥閥體內(nèi)部清潔

對動作緩慢的電磁閥，在進行內(nèi)部各零件徹底清潔后，重新組裝并裝車使用，發(fā)現(xiàn)故障消失。根據(jù)上述情況，可以制定相應(yīng)的電磁閥清潔工藝規(guī)程，將該規(guī)程放入目前的均衡檢修規(guī)程。以對所有車輛的停放制動電磁閥進行全面的維護，降低故障率。其電磁閥內(nèi)部各零件的清潔如圖2所示。

圖2 電磁閥內(nèi)部各零件清潔圖

3.1.3 停放制動電磁閥控制回路改進

由于車輛停放制動在轉(zhuǎn)換司機室時會自動施加，考慮可以通過電磁閥控制回路的改進，使電磁閥保持原有狀態(tài)，不再自行施加制動。查閱綜合電路圖得知，要使電磁閥保持原有狀態(tài)，必須在20K7觸點旁并聯(lián)一路繼電器觸點開關(guān)，保證在轉(zhuǎn)換司機室時，當(dāng)20K7觸點斷開，該新增觸點閉合，從而保證電磁閥保持轉(zhuǎn)換前的狀態(tài)，停放制動不會自動施加，其原理如圖3所示。

圖3 自動施加停放制動電路圖

由于20K7繼電器是由司機室主控鑰匙控制，因而，新添加的繼電器觸點應(yīng)當(dāng)先于20K7觸點動作，否則在20K7觸點斷開后新觸點再閉合，兩者工作則會出現(xiàn)一定的時間差，導(dǎo)致在時間差內(nèi)電磁閥失電，停放制動自動施加。

圖4 司機室轉(zhuǎn)換電路圖

圖4為綜合線路圖中司機室操作與轉(zhuǎn)換電路圖。當(dāng)司機室轉(zhuǎn)換打開控制按鈕(20S2)工作后，這一路電路接通，司機室轉(zhuǎn)換繼電器20K12工作，且該繼電器工作電源不由司機室主控鑰匙20S1的觸點提供，可以推斷出，20K12可以在繼電器20K7斷電前工作。如果在20K7的C1/D1常開觸點旁并聯(lián)一路20K12繼電器常開觸點開關(guān)，就能滿足停放制動不自動施加的要求，如圖5所示。

圖5 接入司機室轉(zhuǎn)換繼電器電路圖

當(dāng)司機室未轉(zhuǎn)換時，電磁閥通過20K7閉合回路得電；當(dāng)司機室發(fā)生轉(zhuǎn)換時，20K12觸點先于20K7觸點工作，即20K12先閉合，隨后20K7斷開，保證了電磁閥得電，且中間無斷路出現(xiàn)，停放制動不會自動施加。

3.2 改進方案比選

對三種方案進行比較，可以發(fā)現(xiàn)如下優(yōu)缺點：

1)因電磁閥結(jié)構(gòu)問題需更換電磁閥，效果好，費用高，周期長。目前車輛已出質(zhì)保期，電磁閥改進需得到供應(yīng)商克諾爾的技術(shù)支持，他們目前暫無應(yīng)對措施。另外假如可以更換，將產(chǎn)生較大費用，裝車備件就需要68個電磁閥。

2)效果有，費用低，但對操作者有較高的技術(shù)要求。因該電磁閥安裝于車底，閥體及安裝座上灰塵多，拆裝時容易造成異物進入空氣管路，可能形成二次故障隱患。而且閥體屬于密封件，內(nèi)部零件較多，共計20余個，經(jīng)常打開閥體易造成內(nèi)部零件遺失或損壞，造成后期漏氣等故障隱患。

3)效果有，費用低，但整改過程中對操作者有技術(shù)要求。該方案全部可以在司機室內(nèi)完成，可操作性較強，且不影響正常的施加和緩解功能。

通過理論分析，方案3具有優(yōu)勢，兼顧費用低，操作性強，整改用時短等特點，因此，選用方案3作為停車制動故障整改措施。

4 整改后的效果分析

4.1 可靠性分析

為使司機室轉(zhuǎn)換時不施加停放制動，只在停放制動電路20K7的C1/D1觸點旁并聯(lián)一副20K12(司機室轉(zhuǎn)換繼電器)的常開觸點，新增觸點只在進行司機室轉(zhuǎn)換時動作，不影響車輛的其他功能。而且因為該觸點為20K12上的閑置觸點，其使用壽命與同繼電器的其他觸點相同，可靠性較高。

4.2 安全評估

改進方案實施后，未改變原有車輛的停放制動施加和緩解功能，只是在司機室轉(zhuǎn)換時不再自動施加停放制動，但在司機室轉(zhuǎn)換時仍會自動施加緊急制動以防止溜車。當(dāng)發(fā)生110 V失電，或者電纜被切斷等緊急情況下，停放制動仍會自動施加，保障了車輛安全性。

4.3 實際效果

根據(jù)整改完成后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，正線車輛未發(fā)生停放制動故障，有效降低了車輛的正線故障率，保障了車輛正常的運營準(zhǔn)點率，較好達到了整改的目的。

5 結(jié)語

針對上海地鐵5號線停車制動故障進行了詳細的分析，找出了產(chǎn)生故障的原因，通過對停放制動電磁閥控制回路的改進，有效地提高了停放制動電磁閥壽命，降低了車輛正線故障率，保障了車輛正常的運營準(zhǔn)點率。