王 凱 中國鐵路上海局集團公司上海車輛段

車制動故障在行車過程中時常發(fā)生，是影響車輛運行安全的重要因素之一，而制動保壓位漏泄故障占制動故障的大部分比例。目前，上海車輛段對于發(fā)生制動故障的故障車輛查找采用分段查找（見圖1）的方式，減壓170 kPa 后通過關(guān)閉1/2，1/4,1/8 處車輛間折角塞門，不斷縮小漏泄車輛范圍直至判斷出漏泄車輛，但該方法耗時較長，每次分段后必須經(jīng)過打開關(guān)閉的車輛間的折角塞門進(jìn)行充分緩解再減壓的過程，嚴(yán)重影響運輸組織秩序。

圖1 車列分段示意圖

1 TCDS 制動監(jiān)測系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)簡介

鐵路客車運行安全監(jiān)控系統(tǒng)（Train Coach Running Diagnosis System）的制動監(jiān)測子系統(tǒng)是通過安裝在列車管截斷塞門前的列車管壓力傳感器和緩解塞門后的制動缸壓力傳感器采集列車管和制動缸壓力數(shù)據(jù)并傳至車廂級主機，再通過列車網(wǎng)絡(luò)車廂級主機將單車的傳感器壓力數(shù)據(jù)傳至列車級綜合監(jiān)測診斷系統(tǒng)，全列風(fēng)壓數(shù)據(jù)最終體現(xiàn)在監(jiān)控顯示屏上。

1.2 存在問題

制動監(jiān)測子系統(tǒng)能夠識別部分車輛制動系統(tǒng)故障，對危機行車安全的嚴(yán)重故障給予提示，目前主要分為1 級報警（危機行車安全）、2 級報警（影響設(shè)備正常使用）、3 級報警（一般性故障）等級，包含嚴(yán)重自然制動、嚴(yán)重異常制動、嚴(yán)重緩解不良等21 類報警情況，均為通過系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的判別公式對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。但對于乘務(wù)途中制動漏泄故障，例如制動缸漏泄，若制動缸壓力未下降至0，那么系統(tǒng)則不會出現(xiàn)“自然緩解”的報警提示，無法在乘務(wù)途中處置漏泄故障提供指向性的幫助。

2 不分段查找漏泄故障方案的提出

2.1 制動保壓漏泄制動機動作原理

當(dāng)制動缸出現(xiàn)漏泄情況，均衡部均衡活塞上部的壓力隨之下降，導(dǎo)致均衡活塞的兩側(cè)產(chǎn)生了壓力差，均衡活塞失去平衡，在容積室風(fēng)壓的作用下推動均衡活塞向上移動，均衡作用閥被均衡作用活塞桿頂開，此時副風(fēng)缸和制動缸連同，副風(fēng)缸再次向制動缸進(jìn)行補風(fēng)。副風(fēng)缸因補風(fēng)作用導(dǎo)致缸壓降低，降低到低于列車管管壓后，列車管向制動缸進(jìn)行充風(fēng)。

2.2 利用TCDS 制動監(jiān)控系統(tǒng)不分段查找方案的提出

目前，制動故障主要以制動缸及支管漏泄為主，根據(jù)制動保壓漏泄制動機動作原理，車列中若出現(xiàn)車輛漏泄，該車制動缸壓力應(yīng)出現(xiàn)下降，考慮到管系微小漏泄，其他車輛制動缸壓力應(yīng)基本保持不變或出現(xiàn)輕微下降。故提出利用TCDS 制動監(jiān)控系統(tǒng)通過工程師車觀察風(fēng)壓變化的方式查找制動漏泄故障的可行性試驗。

2.3 試驗方案

本次試驗共制定了6 次試驗方案，設(shè)置3 次故障，1 min貫通漏泄量（減壓 100 kPa）分別控制在 10±2、20±3、40±5kPa，通過減壓100 kPa 和減壓170 kPa 觀察監(jiān)控顯示屏現(xiàn)象，并記錄判斷故障時間，通過TCDS 地面專家系統(tǒng)下載數(shù)據(jù)再進(jìn)行精確分析，試驗方案具體為：

試驗1：1 min 貫通試驗主管漏泄量控制在10±2 kPa 后，減壓100 kPa 進(jìn)行查找。

試驗2：1 min 貫通試驗主管漏泄量控制在10±2 kPa 后，減壓170 kPa 進(jìn)行查找。

試驗3：1 min 貫通試驗主管漏泄量控制在20±3 kPa 后，減壓100 kPa 進(jìn)行查找。

試驗4：1 min 貫通試驗主管漏泄量控制在20±3 kPa 后，減壓170 kPa 進(jìn)行查找。

試驗5：1 min 貫通試驗主管漏泄量控制在40±5 kPa 后，減壓100 kPa 進(jìn)行查找。

試驗6：1 min 貫通試驗主管漏泄量控制在40±5 kPa 后，減壓170 kPa 進(jìn)行查找。

3 試驗情況

3.1 試驗列車基本信息

3.1.1 車次信息

Z163/4 次（上海-拉薩）B 組。

3.1.2 編組信息

編組15 輛，車號及方向如表1 所示。

表1 Z163/4 次B 組列車編組表

3.1.3 故障車設(shè)置

本次試驗所有漏泄點均設(shè)置在676114 車單元制動缸管系處。

3.2 試驗結(jié)果

圖2 試驗1 風(fēng)壓數(shù)據(jù)曲線圖

貫通試驗1 分鐘漏泄量調(diào)整至11 kPa 后開始試驗1，選取減壓起始點稱為A 點，選取故障車676114 車制動缸壓力峰值點為B 點，選取充風(fēng)試驗結(jié)束點為C 點。

通過圖2 風(fēng)壓數(shù)據(jù)顯示，可以觀察出676114 車在B 點后呈明顯下降趨勢，其余14 輛車制動缸壓力基本保持不變。故障車輛676114 可以在B 點后可明顯觀察發(fā)現(xiàn)，我們將A至B 點的時間差稱為故障判斷等待時間T，試驗1 中T 為2分46 s。

選取故障車676114 為研究對象，如圖3 所示，可清晰觀察到B 點后該車制動缸壓力隨著列車管同步下降，整個B 至C 點過程下降速率基本相同。

圖3 試驗1 中677114 車貫通試驗制動風(fēng)壓數(shù)據(jù)曲線圖

同理，按照試驗方案依次進(jìn)行試驗2 至試驗6，整個試驗結(jié)果如表2 所示。

表2 試驗1 至試驗6 故障判斷等待時間t 統(tǒng)計表

4 試驗結(jié)論

4.1 制動缸及管系漏泄不分段查找的可行性。

通過試驗1 至試驗6 可發(fā)現(xiàn)，制動缸及其管系漏泄可利用TCDS 監(jiān)控顯示屏進(jìn)行觀察處置，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，當(dāng)某輛車制動缸及其管系出現(xiàn)漏泄可在不分段的情況下進(jìn)行故障車的判斷，大大縮短了乘務(wù)途中故障應(yīng)急處置時間。

4.2 漏泄量與判斷故障等待時間t 的管系。

如表2 所示，當(dāng)漏泄量越大故障等待時間t 越短，這與制動保壓漏泄制動機動作原理相符合，該過程主要存在副風(fēng)缸向制動缸進(jìn)行補風(fēng)的過程，導(dǎo)致在A 至B 段漏泄車輛的制動缸未出現(xiàn)下降，當(dāng)副風(fēng)缸與制動缸達(dá)到均衡后，副風(fēng)缸與制動缸壓力差基本為0，此時制動缸壓力出現(xiàn)明顯下降，可通過工程師車監(jiān)控顯示屏觀察到該現(xiàn)象進(jìn)而判斷出漏泄車輛。判斷故障等待時間可為乘務(wù)途中制動保壓漏泄故障應(yīng)急處置提供依據(jù)，當(dāng)貫通漏泄量為17 kPa 時，列車管減壓量在170 kPa 時，t 值為46 s。當(dāng)漏泄量越大，判斷故障等待時間t 越短。按照《鐵路客車運用維修規(guī)程》的要求，當(dāng)車輛每分鐘漏泄量大于等于20 kPa 時才需停車處理，故從減壓動作開始后持續(xù)觀察監(jiān)控屏持續(xù)2 min 之內(nèi)便可發(fā)現(xiàn)漏泄車輛。

5 結(jié)束語

針對25T 型列車，可采用查看TCDS 風(fēng)壓監(jiān)控數(shù)據(jù)查找的方法進(jìn)行，制動支管漏泄分段查找耗時長的弊端可以完全避免，TCDS 監(jiān)控車判斷制動漏泄故障方法將成為更迅速更準(zhǔn)確的應(yīng)急處置手段。

與此同時，在新方法下2 位車輛乘務(wù)員站位與傳統(tǒng)的分段查找首尾各1 人有所改變，采用TCDS 制動監(jiān)測系統(tǒng)處置故障時，乘務(wù)員必須分別在機次1 位和工程師車，工程師車乘務(wù)員負(fù)責(zé)判斷故障車，機次1 位乘務(wù)員負(fù)責(zé)關(guān)閉機次1 位折角塞門和處理故障車。

在處置故障過程中，車輛乘務(wù)員需對減壓量和判斷故障等待時間有所掌握，工程師車乘務(wù)員通知機車乘務(wù)員減壓170 kPa 穩(wěn)定后，要求機次位車輛乘務(wù)員關(guān)閉機次1 位車輛折角塞門，并持續(xù)觀察工程師車監(jiān)控顯示屏制動系統(tǒng)界面1 min-2 min，發(fā)現(xiàn)故障車后持續(xù)對比觀察制動缸壓力20 s 以上，確保判斷準(zhǔn)確。

TCDS 制動監(jiān)測系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)的實時記錄，還原了整列車列車管、制動缸壓力變化的過程，使我們對制動保壓漏泄故障有了更深刻的認(rèn)識。結(jié)合制動機原理，研究出了利用TCDS 制動監(jiān)測系統(tǒng)查找列車途中查找制動保壓狀態(tài)下的漏泄車輛的新方法，對客車制動系統(tǒng)問題的深入研究提供了大量的有效數(shù)據(jù)，保障了客車運行安全穩(wěn)定。