高延財, 萬 幸

(中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司 廣州動車段, 廣州 510000)

CRH3型動車組制動系統(tǒng)采用了直通式電空制動和自動式空氣制動組合的制動系統(tǒng)。常用制動通過直通式電空制動施加；緊急制動通過直通式電空制動和自動式空氣制動同時施加；當(dāng)車組被救援時，使用自動式空氣制動。

自動式空氣制動作為備用制動系統(tǒng)保證了車組異常情況下制動系統(tǒng)的可靠性。一方面，當(dāng)常用制動出現(xiàn)故障時，車組可在限速工況下采用備用制動繼續(xù)開行，另一方面，車組無法自行牽引時，可通過救援車組為故障車組制動管供風(fēng)啟用備用制動，達(dá)到被救援目的。

然而，根據(jù)故障統(tǒng)計，當(dāng)車組在庫內(nèi)長時間無電停留或高級修車組首次供電時，兩套制動系統(tǒng)的接口關(guān)鍵部件--雙向止回閥，易出現(xiàn)偶發(fā)故障，導(dǎo)致車組部分車輛制動無法正常緩解，對車組運營產(chǎn)生了不良影響。

1 工作原理概述

1.1 直通式電空制動

施加常用制動時，制動手柄產(chǎn)生的制動指令傳遞至制動控制單元，此時車組利用牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)換功能優(yōu)先采用電制動，電制動力不足時，空氣制動補充。

如圖1紅色線路所示，來自主風(fēng)缸的壓力經(jīng)過常用制動電磁閥B60.02(-1-2)控制后到達(dá)空重車調(diào)整閥B60.05，空重車調(diào)整閥根據(jù)采集到的載重信號控制此路風(fēng)壓形成中繼閥B60.07的預(yù)控壓力Cv。如圖1中綠色線路所示，主風(fēng)缸風(fēng)壓到達(dá)中繼閥，形成壓力R。當(dāng)預(yù)控壓力Cv與壓力R同時形成時，中繼閥打開，來自主風(fēng)缸的壓力經(jīng)過一定比例縮減后到達(dá)制動缸形成制動缸壓力。

1.2 自動式空氣制動

備用制動采用自動式空氣制動，根據(jù)其作用特點又可稱之為間接作用制動。如圖2所示，CRH3型動車組啟用備用制動后，其作用方式實際是通過相應(yīng)備用制動控制閥對列車管進(jìn)行充、排風(fēng)達(dá)到間接控制制動的目的(如圖2中紅色線路所示)。分配閥(DRDV)實時根據(jù)列車管壓力調(diào)整預(yù)控壓力Stv預(yù)控壓力，非緊急制動時，預(yù)控壓力Stv大于Cv1，Stv壓力通過雙向止回閥(DCV)后形成中繼閥(RV)的預(yù)控壓力Cv，最終通過中繼閥控制產(chǎn)生制動缸輸入壓力。

圖1 直通式電空制動氣路控制圖

圖2 自動式空氣制動氣路原理圖

2 故障分析

2.1 故障現(xiàn)象

當(dāng)車組在長時間斷電檢修或高級修后首次供電激活時，易發(fā)生某節(jié)或某幾節(jié)車制動無法緩解的故障,此時車組人機(jī)界面無相關(guān)故障報出，制動控制單元斷電復(fù)位無效，解決故障的方法是打開車下制動控制單元，手動排出圖2中預(yù)控壓力Stv,即異常的Stv壓力導(dǎo)致了本車制動無法緩解。

2.2 故障關(guān)鍵部件——雙向止回閥

雙向止回閥作用是接收兩路風(fēng)壓輸入，通過壓力對比后輸出較大一路。閥體主要由兩個進(jìn)氣口A1和A3、一個排氣口A2以及一個可以自由移動的活塞組成。當(dāng)A3壓力超出A1壓力250 kPa時，A2與A3連通，一般情況下，A3與A2不通(如圖3所示)。應(yīng)用在制動設(shè)備單元中的雙止回閥可將間接制動器或直通式制動器的兩股壓縮氣流中較高者導(dǎo)向中繼閥，作為制動輸出的預(yù)控制壓力。

圖3 雙止回閥剖視圖

2.3 異常的Stv壓力

如圖4所示，正常情況下，車組主風(fēng)缸風(fēng)壓充足，施加緊急制動時，會同時產(chǎn)生預(yù)控制壓力Cv1和Stv，Cv1預(yù)控壓力作用于雙向止回閥A1口，Stv預(yù)控壓力作用于雙向止回閥A3口，而Cv1預(yù)控壓力會高于Stv預(yù)控壓力(Cv1預(yù)控壓力由總風(fēng)管供應(yīng)，總風(fēng)管壓力為1 000 kPa，而Stv預(yù)控壓力由列車管供應(yīng)，列車管壓力為600 kPa)，因此雙向止回閥中A1口與A2口導(dǎo)通，中繼閥根據(jù)Cv1預(yù)控壓力調(diào)節(jié)壓力輸出。緩解緊急制動時，Cv1預(yù)控壓力與Stv預(yù)控壓力通過各自的排風(fēng)閥排風(fēng)，中繼閥輸出壓力降低為0，車組緩解。

圖4 制動氣路圖

若車組斷電時間較長，由于主風(fēng)管連接設(shè)備多，受氣密性影響，主風(fēng)管風(fēng)壓會快速泄漏殆盡，而圖4中B50風(fēng)缸管路接頭可靠且少，會長時間保持一定風(fēng)壓。當(dāng)車組再次供電，車組激活的同時未被隔離的ATP導(dǎo)致列車緊急制動安全回路斷開使列車施加緊急制動，主風(fēng)管無風(fēng)會導(dǎo)致即使緊急制動狀態(tài)下Cv1也無風(fēng)，而此時還留存在B50風(fēng)缸的風(fēng)壓受分配閥控制會形成一定量的Stv預(yù)控壓力，此時Cv1

3 試驗驗證

因CRH3型動車組在三級修期間也發(fā)生過多次該故障，為驗證故障發(fā)生的原因，廣州動車段調(diào)試人員2018年12月15日在進(jìn)行三級修調(diào)試的3020車組進(jìn)行了試驗驗證。

3.1 試驗1

(1)降低主風(fēng)缸壓力至200 kPa以下(此時B50風(fēng)缸滿風(fēng)壓若施加緊急制動Stv必大于200 kPa，即保證主風(fēng)缸風(fēng)壓低于所能產(chǎn)生的StV壓力即可)；

(2)主控鑰匙占用，隔離ATP以防止車組施加緊急制動；

(3)升弓、合主斷，系統(tǒng)自動啟動兩臺空壓機(jī)；

(4)ATP打至非隔離位，車組受ATP影響斷開緊急制動安全回路施加緊急制動；

(5)試驗結(jié)果顯示車組發(fā)生了由于Stv壓力過充而不能緩解的問題。

試驗數(shù)據(jù)如圖5所示。

圖5 Stv壓力過充

圖中數(shù)據(jù)顯示當(dāng)Cv1壓力值上升到一定值時，Stv繼續(xù)增大產(chǎn)生了過充，造成了制動不緩解故障。

3.2 試驗2

(1)主控鑰匙占用，施加停放制動以保證列車安全；

(2)ATP打至非隔離位，車組施加緊急制動，緩解制動；

(3)降低主風(fēng)缸壓力至200 kPa以下；

(4)升弓、合主斷，系統(tǒng)自動啟動兩臺空壓機(jī)；

(5)試驗結(jié)果顯示上述故障未發(fā)生。

試驗數(shù)據(jù)如圖6所示。

圖6 未出現(xiàn)Stv壓力過充數(shù)據(jù)

圖6中數(shù)據(jù)顯示車組在泵風(fēng)過程車組未受ATP影響施加緊急制動，從而使B60.07雙向閥A3右側(cè)的管路失去了過充的條件，避免車輛因Stv壓力過充不能緩解制動的故障發(fā)生；

3.3 試驗3

手動設(shè)置間接制動管路預(yù)控壓力Stv值為680 kPa，使用制動手柄進(jìn)行緩解，故障車輛制動不緩解，人機(jī)界面無故障報出。手動排出過大的間接制動管路預(yù)控壓力后，制動施加、緩解正常，測量常用制動施加緩解期間接制動管路預(yù)控壓力值均為零(正常)，如圖7所示。

圖7 間接制動管路預(yù)控壓力實測值

4 應(yīng)對措施

4.1 預(yù)防措施

綜上所述此類故障是當(dāng)車組主風(fēng)管壓力足夠低、同時車組緊急制動安全環(huán)路因為某種原因斷開，車組施加緊急制動，當(dāng)Cv1預(yù)控壓力隨總風(fēng)管壓力緩慢上升的過程中，風(fēng)壓通過雙向止回閥活塞從A1口進(jìn)入到A3口，最終導(dǎo)致Stv壓力過大而導(dǎo)致的。因此，只需在制動風(fēng)缸壓力上升過程中確保安全環(huán)路閉合，車組未處于緊急制動狀態(tài)即可避免此類故障的發(fā)生。

造成緊急制動安全環(huán)路斷開的因素主要有:制動手柄置于緊急位、緊急蘑菇頭被按下、ATP 處于關(guān)閉但未隔離或上電時自檢狀態(tài)等。為避免該問題再次發(fā)生，建議隨車機(jī)械師/司機(jī)在主控鑰匙占用后采取下列措施：

(1)施加停放制動以保證列車的停車安全；

(2)立即開啟ATP電源開始ATP自檢；

(3)確保蘑菇按鈕和牽引制動手柄不在緊急制動位；

(4)在ATP自檢完成后，升弓合主斷開始打風(fēng)；

(5)開始其他發(fā)車前需要做的檢查。

4.2 應(yīng)急對策

該故障都是在車組剛激活風(fēng)壓不足時緊急制動安全回路意外斷開出現(xiàn)的，特別是三級修首次調(diào)試時容易出現(xiàn)這種故障，而在運用中的車組不會出現(xiàn)這種故障，所以在故障出現(xiàn)后可以手動排出過大的Stv壓力即可恢復(fù)正常。

5 結(jié)束語

Stv預(yù)控壓力過大導(dǎo)致其無法正常通過分配閥排出，故出現(xiàn)了車組制動不緩解的故障。過大的Stv預(yù)控壓力是因為車組總風(fēng)管風(fēng)壓不足時，緊急制動安全回路斷開引起緊急制動，在總風(fēng)壓力緩慢上升過程中由于雙向止回閥內(nèi)部活塞移動過程中A1及A3兩個進(jìn)風(fēng)口串風(fēng)導(dǎo)致，只有嚴(yán)格采取相應(yīng)的預(yù)防措施，才可避免特定條件下此類故障的發(fā)生。