和諧號動車組備用制動系統(tǒng)關(guān)鍵部件試驗臺

張 寶，武青海

（中國鐵道科學(xué)研究院 機車車輛研究所，北京100081）

動車組備用制動系統(tǒng)采用自動式空氣制動機，在列車直通電空制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，或列車需要救援回送時，將依靠備用制動系統(tǒng)運行。因此備用制動系統(tǒng)及其零部件性能直接關(guān)系到列車運行安全。為了保證備用制動系統(tǒng)中主要零部件的性能達到要求，研制了備用制動部件試驗臺，對主要零部件的氣密性、靈敏度、輸出要求等進行全面、精確的檢測。

1 備用制動試驗臺的系統(tǒng)組成（見圖1）

圖1 備用制動試驗臺

1.1 電氣部分

電氣部分由供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集及顯示系統(tǒng)等組成。供電系統(tǒng)為工控機提供220V電源或為電磁閥提供110V電源。控制系統(tǒng)能夠自動進行試驗進程的控制和參數(shù)的采集、運算及顯示，自動保存測試內(nèi)容、自動判斷測試結(jié)果，自動生成試驗報告單，輸出試驗參數(shù)、試驗合格與否的結(jié)果，并能打印輸出。數(shù)據(jù)采集所用傳感器精度等級≤0.5，顯示表為4位數(shù)字顯示。

1.2 氣動部分

氣動部分由球閥、調(diào)壓閥、風(fēng)缸及相應(yīng)的管路等組成，用于氣路的通斷和分配閥、中繼閥、司機制動閥，緊急制動閥，緊急按鈕的供風(fēng)，模擬備用制動系統(tǒng)管路及容積風(fēng)缸（見圖2）。

1.3 軟件部分

根據(jù)分配閥、中繼閥、司機制動閥，緊急制動閥，緊急按鈕的功能和試驗規(guī)范，編制了一套相應(yīng)的計算機測控系統(tǒng)軟件，分別用于控制試驗臺的動作和測試數(shù)據(jù)的采集以及反饋，同時通過數(shù)據(jù)的動態(tài)調(diào)整，進行測試數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)動態(tài)比較。

圖2 試驗臺原理圖

2 備用制動系統(tǒng)試驗臺原理及主要測試功能

系統(tǒng)功能圖如圖3所示。

圖3 備用制動部件試驗臺系統(tǒng)功能圖

（1）30L的風(fēng)缸起到穩(wěn)定試驗壓力的作用，15L風(fēng)缸模擬單車的列車管容積，均衡風(fēng)缸為中繼閥提供控制壓力Cv；

（2）調(diào)壓閥組調(diào)定的壓力分別對應(yīng)部件試驗中所要求的壓力值，包括600，750，800，850，980kPa 5種壓力值，避免了僅僅采用一個調(diào)壓閥在進行不同試驗時經(jīng)常重新調(diào)定的操作，同時也降低了調(diào)壓閥的故障率；

（3）電控操縱閥全部功能符合705試驗臺操縱閥的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；

（4）電控操縱閥由6個不同孔徑的電空閥組合構(gòu)成，輸入端與風(fēng)源相連，輸出端與列車管容積風(fēng)缸相連。6個電空閥分別得電和全部失電后可實現(xiàn)試驗臺的7種作用機能，各作用機能對應(yīng)的控制孔徑及充排氣時間見表1。

表1 作用機能對應(yīng)的控制孔徑及充排時間

試驗臺可用于分配閥、中繼閥、司機制動閥、緊急制動閥、緊急按鈕性能測試，根據(jù)每個閥的結(jié)構(gòu)和性能要求不同，試驗臺分別設(shè)計了5套測試程序，根據(jù)不同零部件選擇相應(yīng)的程序。試驗結(jié)束后計算機能自動存盤并打印，試驗數(shù)據(jù)可以統(tǒng)一查詢。

2.1 分配閥測試原理

分配閥主要測試內(nèi)容包括充風(fēng)試驗和緩解位漏泄試驗、常用全制動保壓位漏泄、緊急制動位漏泄、常用全制動緩解時間、制動靈敏度、緩解靈敏度、緊急靈敏度、穩(wěn)定試驗、安定性試驗、階段常用制動性能、緊急制動性能等。

保壓試驗。包括緩解位、常用制動位和緊急制動位3項測試。計算機會自動控制分配閥的輸入輸出壓力并進行穩(wěn)壓、保壓，對壓力變化數(shù)據(jù)進行自動檢測，同時顯示試驗結(jié)果，試驗結(jié)束后可以和設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較，數(shù)據(jù)合格會在結(jié)果后面打上綠色對鉤，數(shù)據(jù)不合格打紅叉。

常用全制動緩解時間試驗。最大常用制動位時，列車管充風(fēng)，計算機會自動記錄分配閥輸出壓力降至0所需要的時間，同時顯示試驗結(jié)果，試驗結(jié)束后可以和設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較，數(shù)據(jù)合格會在結(jié)果后面打上綠色對鉤，數(shù)據(jù)不合格打紅叉。

靈敏度試驗。包括制動靈敏度和緩解靈敏度，計算機能準(zhǔn)確記錄下分配閥輸出壓力產(chǎn)生變化時列車管壓力的變化數(shù)值，并與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較。如圖4所示。

圖4 分配閥靈敏度試驗

穩(wěn)定性試驗。計算機控制列車管以一定速率緩慢排風(fēng)（模擬列車管緩慢漏風(fēng)現(xiàn)象），并監(jiān)測分配閥是否有壓力輸出，以此檢測分配閥的穩(wěn)定性能。

階段制動性能試驗。控制列車管壓力階段下降，從而檢測分配閥輸出壓力是否符合標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

2.2 中繼閥測試原理

中繼閥測試包括保壓試驗、靈敏度試驗、流量試驗、階段緩解制動試驗。

保壓試驗?？傦L(fēng)漏泄、預(yù)控壓力漏泄、壓力平衡狀態(tài)時的漏泄試驗。計算機會自動控制中繼閥的輸入輸出壓力并進行穩(wěn)壓、保壓，對壓力變化數(shù)據(jù)進行自動檢測，同時顯示試驗結(jié)果，試驗結(jié)束后可以和設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進行比較，數(shù)據(jù)合格會在結(jié)果后面打上綠色對鉤，數(shù)據(jù)不合格打紅叉。

靈敏度試驗。計算機能準(zhǔn)確記錄下中繼閥輸出壓力產(chǎn)生變化時預(yù)控壓力的變化數(shù)值，并與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較。

流量試驗。包括供氣流量試驗和排氣流量試驗，計算機控制中繼閥的Cv壓力，然后測試中繼閥輸出壓力的供風(fēng)與排風(fēng)時間，從而檢測中繼閥的供風(fēng)和排風(fēng)流量是否符合標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

階段緩解制動試驗同分配閥原理（如圖5），計算機控制中均壓力階段升高或者降低，檢測中繼閥輸出壓力是否符合標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

圖5 中繼閥階段緩解制動性能試驗

2.3 司機制動閥測試原理（如圖6）

司機制動閥測試包括保壓試驗和充排風(fēng)能力試驗。

保壓試驗。通過手動控制司機制動閥的手柄位置，來測試中立位、快速緩解位和快速制動位的漏泄情況。

充排風(fēng)能力試驗。通過手動控制司機制動閥的手柄位置，來測試中立位、小緩解位、快速緩解位和小制動位、快速制動位的充排風(fēng)時間，并和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對比。

圖6 司機制動閥充排風(fēng)能力試驗

2.4 緊急制動閥測試原理

緊急制動閥測試包括排風(fēng)及恢復(fù)功能試驗和靈敏度試驗。計算機自動打開緊急制動閥的先導(dǎo)壓力，記錄下列車管壓力由600kPa降至規(guī)定數(shù)據(jù)所需要的時間，然后再記錄下列車管壓力恢復(fù)到600kPa的時間，并和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對比。靈敏度試驗是測試在列車管在緩慢減壓的過程中，緊急制動閥不會產(chǎn)生動作，保證緊急制動閥的穩(wěn)定性。

圖7 緊急制動閥排風(fēng)及恢復(fù)功能試驗

2.5 緊急按鈕測試原理（圖8）

緊急按鈕測試包括保壓試驗、排風(fēng)能力試驗和電氣開關(guān)狀態(tài)試驗。

排風(fēng)能力試驗。手動快速按下緊急按鈕，計算機會自動記錄列車管壓力由600kPa降至0所需要的時間，并和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對比。

電氣開關(guān)狀態(tài)試驗。試驗臺上安裝了和緊急按鈕電氣插頭匹配的插座，試驗時將緊急按鈕不按下時燈L2和L4亮，L1和L3不亮，按鈕按下時等L1和L3亮，L2和L4不亮。以此檢測緊急按鈕的電氣部分是否正常。

圖8 緊急按鈕電氣開關(guān)試驗

3 結(jié)束語

用備用制動部件試驗臺能夠?qū)δ壳皠榆嚱M分配閥、中繼閥、司機制動閥，緊急制動閥，緊急按鈕進行快速全面的性能檢測。相對于單個閥試驗臺集成化程度高，并且可以采用自動和手動兩種方式。試驗臺具有自動化程度高、測試過程中人工干預(yù)少、設(shè)備故障率低、測試結(jié)果準(zhǔn)確、系統(tǒng)可靠性高、能大幅提高閥的檢修效率。

［1］饒 忠.列車制動［M］.北京：中國鐵道出版社，2010.

［2］龐元鳳，申紹文.安全閥試驗臺的研制［M］.鐵道車輛，2009，47（9）：33－35.