孟 林，王在偉

（鄭州中車四方軌道車輛有限公司，河南 滎陽(yáng) 450100）

引言

城市軌道交通車輛一般采用電制動(dòng)（包括再生制動(dòng)和電阻制動(dòng)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能）和摩擦制動(dòng)（又稱作空氣制動(dòng)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能）相互協(xié)調(diào)配合的制動(dòng)方式，制動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)先采用電制動(dòng)，隨著列車速度的降低，當(dāng)電制動(dòng)力不能滿足制動(dòng)需求時(shí)，所有的制動(dòng)力則由空氣制動(dòng)來(lái)承擔(dān)[1]?？諝庵苿?dòng)是地鐵車輛制動(dòng)方式之一，是以壓縮空氣作為制動(dòng)原動(dòng)力，以改變壓縮空氣的壓強(qiáng)來(lái)操縱控制列車的制動(dòng)[2]。

地鐵車輛空氣制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)不銹鋼管將供氣單元、制動(dòng)控制模塊、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等設(shè)備連接成一個(gè)整體，系統(tǒng)的氣密性直接影響空氣制動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)。制動(dòng)系統(tǒng)的氣密性要求為，系統(tǒng)（主氣缸、制動(dòng)管路、氣動(dòng)門(mén)、空氣懸掛、電空裝置等）的壓力值在關(guān)閉氣路后，5 min 內(nèi)下降不超過(guò)20 kPa[3]。單車管路的氣密性試驗(yàn)一般要求為在880 kPa±10 kPa 壓力范圍內(nèi)，5 min 內(nèi)壓降不超過(guò)10 kPa。在車輛制造過(guò)程中，單車車輛的制動(dòng)管路和制動(dòng)設(shè)備組裝完畢后，使用管路保壓試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行單車的制動(dòng)管路氣密性試驗(yàn)。車輛編組后，依據(jù)制動(dòng)系統(tǒng)靜調(diào)技術(shù)條件，也會(huì)對(duì)整列車的風(fēng)缸、制動(dòng)管路、用風(fēng)設(shè)備進(jìn)行氣密性試驗(yàn)。單車制動(dòng)管路氣密性試驗(yàn)的結(jié)果對(duì)整車靜調(diào)有直接影響。本文針對(duì)單車制動(dòng)管路氣密性試驗(yàn)方案中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析研究和優(yōu)化改進(jìn)，使單車保壓試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，可有效支持列車靜態(tài)調(diào)試的順利進(jìn)行。

1 單車管路保壓常規(guī)試驗(yàn)方案

1.1 保壓試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)

單車制動(dòng)管路氣密性試驗(yàn)采用保壓試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)。將系統(tǒng)壓力充至880 kPa±10 kPa 范圍，測(cè)量5 min 內(nèi)壓力下降不超過(guò)10 kPa，保壓過(guò)程中，需使用檢漏液對(duì)管接頭進(jìn)行泄漏點(diǎn)檢查修復(fù)。保壓試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，保壓試驗(yàn)臺(tái)連接0.9 MPa 氣源，試驗(yàn)臺(tái)的進(jìn)氣端與排氣端分別與車輛的一、二位端總風(fēng)軟管連接，經(jīng)進(jìn)氣電磁閥向車輛一端充氣，車輛另一端可通過(guò)排氣電磁閥進(jìn)行排氣，在進(jìn)氣端有一經(jīng)節(jié)流閥的排氣閥，可通過(guò)試驗(yàn)臺(tái)上微排按鈕控制其進(jìn)行微量排氣操作，在排氣端有一壓力傳感器，用于向試驗(yàn)臺(tái)軟件程序提供實(shí)時(shí)壓力數(shù)據(jù)采集。

圖1 保壓試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.2 保壓試驗(yàn)準(zhǔn)備

單車制動(dòng)管路安裝完畢后，車輛落成至轉(zhuǎn)向架前，將保壓試驗(yàn)臺(tái)與試驗(yàn)風(fēng)源連接，進(jìn)氣端和排氣端分別與車輛一、二位端的總風(fēng)軟管連接，見(jiàn)下頁(yè)圖2中2 根W02 總風(fēng)軟管。將制動(dòng)軟管、停放制動(dòng)軟管端口用堵頭封堵，見(jiàn)圖2 中4 根B40 制動(dòng)軟管、2 根B41 停放制動(dòng)軟管。向上調(diào)整高度閥連桿至高位，使高度閥V、P 口相通（壓縮空氣可經(jīng)V 口進(jìn)、P 口出充入空簧進(jìn)氣座），將空簧進(jìn)氣座封堵（圖中未示，空簧進(jìn)氣座位于高度閥與空氣彈簧之間位置）。之后即可啟動(dòng)保壓試驗(yàn)臺(tái)保壓程序。

圖2 某地鐵車輛M 車氣路原理圖

1.3 保壓操作過(guò)程

點(diǎn)擊試驗(yàn)臺(tái)電腦界面保壓程序中“試驗(yàn)準(zhǔn)備”，設(shè)置好車輛類型、車輛編號(hào)、試驗(yàn)部位等信息，手動(dòng)將系統(tǒng)壓力升為900 kPa 以上，點(diǎn)擊“試驗(yàn)開(kāi)始”運(yùn)行自動(dòng)保壓程序，然后點(diǎn)按試驗(yàn)臺(tái)上微排氣按鈕，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排氣，將系統(tǒng)壓力降為試驗(yàn)開(kāi)始?jí)毫?80 kPa，程序監(jiān)測(cè)到880 kPa 壓力即自動(dòng)開(kāi)始保壓計(jì)時(shí)，保壓過(guò)程中，程序?qū)崟r(shí)顯示系統(tǒng)壓力，5 min 后保壓試驗(yàn)程序結(jié)束，壓降為880 kPa 減去保壓試驗(yàn)結(jié)束時(shí)壓力。

2 存在的問(wèn)題項(xiàng)點(diǎn)分析

2.1 軟件及操作方面

保壓試驗(yàn)時(shí)，從900 kPa 壓力降至880 kPa 的過(guò)程為一邊查看顯示壓力一邊手動(dòng)點(diǎn)按微排氣按鈕，存在保壓程序已監(jiān)測(cè)到880 kPa 開(kāi)始計(jì)時(shí)，而操作者仍未松開(kāi)微排氣按鈕的情況，不能精準(zhǔn)控制系統(tǒng)壓力與程序開(kāi)始?jí)毫?80 kPa 保持一致，手動(dòng)操作排氣存在此弊端。且由于試驗(yàn)臺(tái)壓力傳感器位于排氣口處，監(jiān)測(cè)的壓力值為系統(tǒng)末端壓力，當(dāng)程序監(jiān)測(cè)到880 kPa 壓力時(shí)，實(shí)際整個(gè)系統(tǒng)壓力尚未達(dá)到均衡狀態(tài)，此時(shí)從保壓程序界面持續(xù)監(jiān)測(cè)，會(huì)出現(xiàn)壓力值回升情況，在系統(tǒng)氣密性非常良好時(shí)，系統(tǒng)壓力均衡后，會(huì)出現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)束壓力大于880 kPa 的情況，即保壓結(jié)果出現(xiàn)壓升情況。操作人員為了得到壓力差為正值，一種方法是在保壓程序5 min 即將結(jié)束時(shí)，看界面顯示壓力值仍然在880 kPa 以上，操作微排按鈕進(jìn)行放氣將系統(tǒng)壓力降至880 kPa 以下；另一種方法是在從900 kPa 壓力手動(dòng)降壓到880 kPa 時(shí)多進(jìn)行排氣。此兩種操作都使試驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，未能真實(shí)反映保壓試驗(yàn)結(jié)果。

2.2 保壓程序方案方面

制動(dòng)系統(tǒng)壓力先升至900 kPa，然后從900 kPa降至880 kPa 時(shí)開(kāi)始保壓，從圖2 氣路原理圖中可以看出，由于制動(dòng)控制裝置內(nèi)有單向閥B02，單向閥B02 在上游壓力降至880 kPa 后，下游的壓力仍然維持在900 kPa 水平。所以此方案由于存在手動(dòng)降壓過(guò)程，可以得知單向閥B02 下游壓力在5 min 內(nèi)只要壓降不超過(guò)30 kPa，即可得到氣密性試驗(yàn)通過(guò)的結(jié)果。此保壓方案并不能可靠檢測(cè)到B02 下游管路系統(tǒng)的壓降5 min 內(nèi)不超過(guò)10 kPa，需優(yōu)化取消降壓過(guò)程。

3 壓力穩(wěn)定時(shí)間驗(yàn)證

對(duì)某車輛進(jìn)行了2 次保壓試驗(yàn)，在保壓試驗(yàn)過(guò)程中，記錄整個(gè)保壓程序5 min 范圍內(nèi)試驗(yàn)臺(tái)顯示壓力數(shù)據(jù)，同時(shí)使用Druck DPI 705 數(shù)字壓力表（精度±1%FS）從管路測(cè)試點(diǎn)實(shí)測(cè)系統(tǒng)總風(fēng)壓力，每隔30 s 記錄一次壓力值數(shù)據(jù)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，數(shù)據(jù)折線圖見(jiàn)下頁(yè)圖3。對(duì)采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，試驗(yàn)臺(tái)保壓程序開(kāi)始后的保壓過(guò)程中，系統(tǒng)壓力會(huì)有一個(gè)出現(xiàn)小幅回升或壓力恒定的現(xiàn)象的過(guò)程，此過(guò)程時(shí)間約3 min 左右，待此壓力穩(wěn)定過(guò)程結(jié)束后，所測(cè)得的數(shù)據(jù)方可反應(yīng)系統(tǒng)真實(shí)壓力。

圖3 保壓試驗(yàn)臺(tái)顯示壓力與實(shí)測(cè)壓力數(shù)據(jù)折線圖

表1 保壓試驗(yàn)臺(tái)顯示壓力與實(shí)測(cè)壓力數(shù)據(jù)

4 優(yōu)化改進(jìn)方案

綜合以上問(wèn)題，對(duì)保壓程序確定優(yōu)化改進(jìn)方案，在保壓程序中需要增加一個(gè)3 min 以上的穩(wěn)壓過(guò)程，待穩(wěn)壓過(guò)程結(jié)束系統(tǒng)壓力均衡穩(wěn)定后，方可開(kāi)始保壓試驗(yàn)程序，記錄保壓開(kāi)始和結(jié)束的實(shí)時(shí)壓力值及壓降數(shù)據(jù)，可有效避免測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)壓升的情況。為了可以同時(shí)檢測(cè)單向閥B02 下游的管路密封情況，將試驗(yàn)開(kāi)始?jí)毫χ苯訌? 升至880 kPa，880 kPa壓力下穩(wěn)壓結(jié)束后，開(kāi)始保壓試驗(yàn)，取消原有方案從900 kPa 降壓至880 kPa 的手動(dòng)操作過(guò)程。

對(duì)保壓試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造優(yōu)化，改造后的保壓試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4 所示。試驗(yàn)風(fēng)源管路彎頭改為四通接頭，分別接出兩路經(jīng)節(jié)流閥和電磁閥的管路通路，一路接至進(jìn)氣電磁閥后，一路接至排氣電磁閥后，分別用于實(shí)現(xiàn)保壓時(shí)的微量進(jìn)氣和微量排氣功能。優(yōu)化后的保壓試驗(yàn)方案為，將保壓試驗(yàn)臺(tái)接好試驗(yàn)風(fēng)源，進(jìn)、排氣端分別與車輛一、二位端的總風(fēng)軟管連接，進(jìn)氣電磁閥打開(kāi)，壓縮空氣經(jīng)進(jìn)氣電磁閥向車輛制動(dòng)管路系統(tǒng)充氣，當(dāng)壓力傳感器監(jiān)測(cè)到系統(tǒng)壓力達(dá)到程序設(shè)定壓力（870 kPa）時(shí)，進(jìn)氣電磁閥關(guān)閉，與進(jìn)氣節(jié)流閥連接的電磁閥打開(kāi)，向車輛制動(dòng)管路系統(tǒng)小流量充氣，待壓力達(dá)到設(shè)定壓力880 kPa 時(shí)，此電磁閥關(guān)閉，系統(tǒng)進(jìn)入壓力穩(wěn)定階段。壓力穩(wěn)定過(guò)程中，可以通過(guò)與排氣節(jié)流閥連接的電磁閥的開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)車輛制動(dòng)管路系統(tǒng)壓力的微量降低調(diào)節(jié)。

圖4 改造后的保壓試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

對(duì)保壓試驗(yàn)臺(tái)和保壓方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)后，取消了之前由900 kPa 到880 kPa 的壓力下降過(guò)程，有效避免了對(duì)單向閥下游的管路氣密性漏測(cè)造成后續(xù)靜調(diào)時(shí)返修的風(fēng)險(xiǎn)，提高了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。保壓程序完全由試驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行，消除了人為操作對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。增加了穩(wěn)壓過(guò)程，避免了試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)壓升的情況，同時(shí)也提升了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)方案的改進(jìn)，在保壓試驗(yàn)程序中增加穩(wěn)壓過(guò)程，保壓程序改為自動(dòng)運(yùn)行，消除了人為操作對(duì)試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性的影響，取消了手動(dòng)降壓過(guò)程以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)管路系統(tǒng)壓力的氣密性檢測(cè)，提高了單車保壓試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，可有效避免將單車管路氣密性試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題流入車輛編組靜調(diào)工序，對(duì)地鐵車輛的總組裝效率的提升也具有積極的支持意義。