王文濤　蔡華

摘要：介紹了某型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)后備制動(dòng)模式的功能及結(jié)構(gòu)，通過調(diào)研其實(shí)際運(yùn)用情況，對(duì)當(dāng)前存在的問題進(jìn)行分析。從控制管路、控制電路及后備制動(dòng)閥等方面提出優(yōu)化方案及改進(jìn)思路，為機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)后備制動(dòng)的運(yùn)用可靠性研究提供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng);后備制動(dòng);補(bǔ)風(fēng);運(yùn)用可靠性

0 引言

隨著我國(guó)軌道交通裝備制造水平的提升，我們對(duì)機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性及運(yùn)用可靠性提出了更高的要求。本文以代表著國(guó)產(chǎn)制動(dòng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)桿的某型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)為例，其后備制動(dòng)作為電空制動(dòng)故障后的一種應(yīng)急補(bǔ)救措施，有必要進(jìn)行適當(dāng)、合理的改進(jìn)，以進(jìn)一步提升其運(yùn)用可靠性。

1 制動(dòng)系統(tǒng)后備制動(dòng)介紹

1.1? ? 后備制動(dòng)功能

后備制動(dòng)是純空氣制動(dòng)，后備制動(dòng)模式（空氣位）作為機(jī)車電空制動(dòng)的備用冗余模式，是電空制動(dòng)發(fā)生故障時(shí)的一種應(yīng)急補(bǔ)救措施，能有效避免機(jī)車在區(qū)間途停，影響鐵路干線正常運(yùn)行。在空氣位操縱時(shí)，不具備電空位齊全的功能。后備制動(dòng)具有制動(dòng)位、中立位和緩解位3個(gè)操作位置，能保證全列車制動(dòng)、保壓和緩解的基本功能。

1.2? ? 后備制動(dòng)結(jié)構(gòu)

后備制動(dòng)模式相對(duì)電空制動(dòng)模式，其特有的組成結(jié)構(gòu)包括：后備制動(dòng)閥、單緩按鈕、后備制動(dòng)模塊及其對(duì)應(yīng)的風(fēng)管。其中，后備制動(dòng)模塊由減壓閥、壓力測(cè)試接頭、電聯(lián)鎖塞門組成。

2 制動(dòng)系統(tǒng)后備制動(dòng)實(shí)際運(yùn)用情況

2.1? ? 后備制動(dòng)模式的使用注意事項(xiàng)

列車管具有補(bǔ)風(fēng)作用，后備制動(dòng)閥減壓后放中立位保壓時(shí)，應(yīng)注意監(jiān)視列車速度變化，防止長(zhǎng)時(shí)間保壓時(shí)車輛制動(dòng)機(jī)自然緩解。后備制動(dòng)模式不能長(zhǎng)期使用，僅可作為制動(dòng)機(jī)電空位出現(xiàn)故障時(shí)維持列車運(yùn)行的補(bǔ)救措施。

后備制動(dòng)閥可對(duì)全列車進(jìn)行制動(dòng)、保壓和緩解操作，單緩機(jī)車通過按壓?jiǎn)尉彴粹o實(shí)現(xiàn);應(yīng)將自動(dòng)制動(dòng)控制器和單獨(dú)制動(dòng)控制器手把放于運(yùn)轉(zhuǎn)位;需緊急制動(dòng)時(shí)，可按壓緊急按鈕或者拉車長(zhǎng)閥，并同時(shí)將后備制動(dòng)閥手把移放制動(dòng)位。

2.2? ? 后備制動(dòng)模式的實(shí)際運(yùn)用情況

對(duì)于該型機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)，在操作后備制動(dòng)時(shí)，列車管具有補(bǔ)風(fēng)自然緩解的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在機(jī)車正常牽引作業(yè)過程中，即使電空制動(dòng)模式出現(xiàn)故障，也幾乎不會(huì)轉(zhuǎn)至空氣位進(jìn)行備用，造成機(jī)車占道、列車晚點(diǎn)的情況時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)造成各類機(jī)破、請(qǐng)求救援等情況。通過對(duì)眾多運(yùn)用單位進(jìn)行調(diào)研，得出的結(jié)論是：后備制動(dòng)在機(jī)車長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中的可靠性沒有得到保障，導(dǎo)致其未能在全鐵路范圍內(nèi)得到普及。

3 制動(dòng)系統(tǒng)后備制動(dòng)運(yùn)用可靠性研究

3.1? ? 運(yùn)用可靠性研究的目的

在保證該型制動(dòng)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)不變、操作方法不變的前提下，解決列車管補(bǔ)風(fēng)問題，消除空氣位操縱機(jī)車制動(dòng)保壓時(shí)，機(jī)車車輛自然緩解的風(fēng)險(xiǎn)，保證后備制動(dòng)長(zhǎng)期使用的可靠性，實(shí)現(xiàn)后備制動(dòng)的普及化。

3.2? ? 運(yùn)用可靠性提升方法

該型制動(dòng)系統(tǒng)后備制動(dòng)模式投入時(shí)，制動(dòng)控制單元斷電，制動(dòng)控制器除緊急位外，其他位置失效，轉(zhuǎn)入純空氣制動(dòng)模式。通過后備減壓閥調(diào)整合適定壓后，由后備制動(dòng)閥直接控制均衡風(fēng)缸的壓力，從而間接控制列車管的充風(fēng)和排風(fēng)，以實(shí)現(xiàn)整列列車的制動(dòng)、保壓及緩解功能。

為了消除列車管補(bǔ)風(fēng)問題，當(dāng)后備制動(dòng)閥置于中立位和制動(dòng)位時(shí)，必須設(shè)置可以遮斷總風(fēng)的機(jī)構(gòu);而置于緩解位時(shí)，該遮斷機(jī)構(gòu)能自動(dòng)打開以確?？傦L(fēng)向列車管的充風(fēng)通道暢通。

3.3? ? 控制管路優(yōu)化

針對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)控制管路，其總體布局和結(jié)構(gòu)不變。控制管路優(yōu)化（局部圖）如圖1所示，在列車管控制模塊上增加一個(gè)切換閥（位置代碼暫且命名為199），切換閥199與總風(fēng)遮斷閥181并聯(lián)。入口端接總風(fēng)，出口端接中繼閥充風(fēng)口，在出口端設(shè)置一個(gè)普通塞門（位置代碼暫且命名為166）。該切換閥開啟與關(guān)閉的控制管路與后備制動(dòng)閥相連，切換閥控制管路無風(fēng)壓時(shí)，入口與出口為斷開狀態(tài)，其動(dòng)作直接由后備制動(dòng)閥控制。

3.4? ? 控制電路優(yōu)化

針對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)控制電路，不增加任何復(fù)雜電氣元件?？刂齐娐穬?yōu)化（局部圖）如圖2所示，當(dāng)后備轉(zhuǎn)換電聯(lián)鎖塞門打開時(shí)，使其高電平信號(hào)分一路出來，通過硬線連接至253YV中立電磁閥。

3.5? ? 后備制動(dòng)閥改進(jìn)

針對(duì)后備制動(dòng)閥，其原理和操作方法保持不變，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。后備制動(dòng)閥改進(jìn)示意圖如圖3所示，后備制動(dòng)閥在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過增加閥芯與閥套長(zhǎng)度或者采用雙閥芯等結(jié)構(gòu)，從而增加兩個(gè)通道。增加通道④經(jīng)管路與切換閥199相連;通道⑤排大氣。

后備制動(dòng)閥操縱手柄在不同位置所對(duì)應(yīng)的氣路為：緩解位時(shí)，通道①分別與通道②及通道④溝通;中立位時(shí)，通道④與通道⑤溝通;制動(dòng)位時(shí)，通道②與通道③溝通，通道④與通道⑤溝通。

3.6? ? 運(yùn)用可靠性實(shí)現(xiàn)過程

通過對(duì)上述各關(guān)聯(lián)部件的優(yōu)化和改進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)該型制動(dòng)系統(tǒng)后備制動(dòng)的絕對(duì)可靠性。其運(yùn)用可靠性實(shí)現(xiàn)過程如下：

當(dāng)制動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為后備制動(dòng)模式時(shí)，后備制動(dòng)電聯(lián)鎖塞門127打開，其高電平信號(hào)送至253YV中立電磁閥。中立電磁閥得電后，總風(fēng)進(jìn)入181遮斷閥，從而將181遮斷閥的補(bǔ)風(fēng)功能徹底消除。

當(dāng)后備制動(dòng)閥操縱手柄置于緩解位時(shí)，總風(fēng)經(jīng)后備制動(dòng)閥，分別進(jìn)入均衡管路為均衡風(fēng)缸充風(fēng)，同時(shí)經(jīng)新增加的管路進(jìn)入切換閥199。此時(shí)，切換閥199取代181遮斷閥的作用，導(dǎo)通中繼閥的充風(fēng)通道，可以為列車管正常充風(fēng)。

當(dāng)后備制動(dòng)閥操縱手柄置于中立位時(shí)，總風(fēng)管與均衡管的充風(fēng)通道關(guān)閉，均衡風(fēng)缸壓力維持保壓狀態(tài);切換閥控制管路與大氣導(dǎo)通，切換閥199復(fù)位，遮斷中繼閥的補(bǔ)風(fēng)通道，從而確保列車管也維持保壓狀態(tài)。即使機(jī)車車輛在后備制動(dòng)模式下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)用，列車管壓力的穩(wěn)定性也能得到可靠保障。

當(dāng)后備制動(dòng)閥操縱手柄置于制動(dòng)位時(shí)，均衡風(fēng)缸壓力經(jīng)后備制動(dòng)閥排向大氣，切換閥控制管路與大氣導(dǎo)通，仍然處于補(bǔ)風(fēng)遮斷狀態(tài)。隨著均衡壓力下降，列車管經(jīng)中繼閥排風(fēng)，從而控制機(jī)車車輛閘缸上閘，產(chǎn)生制動(dòng)作用。按壓?jiǎn)尉彴粹o時(shí)，可以單緩機(jī)車。

當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)處于電空位時(shí)，后備制動(dòng)閥手柄置于中立位，后備制動(dòng)塞門處于關(guān)閉位，各管路和電路均處于斷開狀態(tài)，對(duì)電空制動(dòng)的性能及操作無任何影響。

當(dāng)后備制動(dòng)閥或者切換閥199出現(xiàn)卡滯、竄風(fēng)故障時(shí)，為避免對(duì)電空位總風(fēng)遮斷性能產(chǎn)生影響，可以通過關(guān)閉塞門166進(jìn)行隔斷，從而提高了新增管路的可維護(hù)性。

4 結(jié)語

通過實(shí)施上述方案對(duì)該型制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后，可以徹底解決該型制動(dòng)系統(tǒng)后備制動(dòng)模式的列車管補(bǔ)風(fēng)問題，能夠消除后備制動(dòng)工況下，機(jī)車車輛自然緩解的風(fēng)險(xiǎn)，滿足用戶對(duì)后備制動(dòng)的使用需求，可大幅減少制動(dòng)系統(tǒng)機(jī)破率，顯著提升機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)后備制動(dòng)的運(yùn)用可靠性。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 劉豫湘，陸縉華，潘傳熙.DK-1型電空制動(dòng)機(jī)與電力機(jī)車空氣管路系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2009.

收稿日期：2020-03-06

作者簡(jiǎn)介：王文濤（1987—），男，云南昆明人，工程師，研究方向：電力機(jī)車與城軌車輛。