旅客列車抱閘故障報警器的研究與設計

盧桂云,張洪河

(1．鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州　450000；2．鄭州鐵路局鄭州車輛段，河南 鄭州　450000)

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旅客列車抱閘故障報警器的研究與設計

盧桂云1,張洪河2

(1．鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學院，河南 鄭州450000；2．鄭州鐵路局鄭州車輛段，河南 鄭州450000)

摘要：旅客列車抱閘故障報警器就是在空氣制動裝置上加裝報警裝置，能夠及時對抱閘故障進行報警，盡早發(fā)現(xiàn)及時處理，有效防止或降低對車輛及線路的損害，提高客車運行的安全性。

關(guān)鍵詞：旅客列車；抱閘；報警器；研究與設計

近年來，旅客列車空氣制動故障頻發(fā)，對旅客運輸安全構(gòu)成了較大的威脅，其中危害性最大的就是抱閘運行故障。車輛制動抱閘故障在運行過程中不容易被發(fā)現(xiàn)，只有依靠車站接發(fā)列車的外勤值班員來發(fā)現(xiàn)。一旦沿途車站人員未能及時發(fā)現(xiàn)并處理，客車長時間在制動抱閘狀態(tài)下運行，就會造成輪對踏面擦傷、剝離、粘連等損傷，甚至造成線路、道岔等的損壞并導致輪對脫軌等嚴重事故，給客車運行帶來極為嚴重的安全隱患。在空氣制動裝置上加裝報警器，能夠及時對抱閘故障進行報警，盡早發(fā)現(xiàn)及時處理，就能有效防止或降低對車輛及線路的損害，提高客車運行的安全性。

1抱閘運行的原因分析

空氣制動裝置抱閘運行的主要原因包括：104閥內(nèi)部故障引起的緩解不良故障；104閥穩(wěn)定性不良；檢車乘務員操作失誤造成的不緩解或意外制動故障；機車操縱人員誤操作引起的意外制動故障；冰雪天氣引起的緩解不良故障。故障原因分析如下。

1.1104制動閥內(nèi)部故障引起的緩解不良

104制動閥緩解原理：列車管增壓，制動管與工作風缸壓力差足夠大時104閥主鞲鞴下移，容積室壓力空氣經(jīng)主閥作用部排氣口排出，均衡鞲鞴下移，制動缸壓力空氣通過均衡鞲鞴桿軸向中心孔經(jīng)均衡部排氣口排出，實現(xiàn)緩解。制動缸緩解慢或不緩解主要有以下幾種情況：①均衡模板破損。緩解時，均衡鞲鞴上方的制動缸壓力空氣經(jīng)模板破損處流至均衡鞲鞴下方，與容積室壓力空氣一起經(jīng)作用部排氣口排出，就會造成緩解慢的故障。②均衡閥脫膠。緩解時，均衡鞲鞴雖下降，但均衡閥脫落的膠皮緊貼在均衡鞲鞴桿頂部，封住軸向中心孔口，制動缸壓力空氣無法排出，就會造成不緩解故障。③作用部主鞲鞴S型模板破損或密封圈漏泄，主鞲鞴無法形成緩解位，會造成緩解不良故障。④104制動閥的大濾杯由于清洗不及時而堵塞，也可能引起緩解不良的故障。

1.2104制動閥穩(wěn)定性不良引起的自然制動

104制動閥穩(wěn)定彈簧較弱或者主閥滑閥充氣限速孔堵塞，制動管稍微減壓就引起主鞲鞴上移，形成制動位，使制動機自然制動。

1.3檢車乘務員誤操作造成的制動故障

檢車乘務員操作失誤造成104制動閥的制動故障主要有以下幾種情況：①運行途中出現(xiàn)制動故障又無法排除，需對車輛制動系統(tǒng)進行關(guān)門處理時，截斷塞門關(guān)閉后未排風。一旦截斷塞門至主閥通路上存在漏泄，達到一定程度后就會使104制動閥主閥主鞲鞴上移達到制動位，副風缸壓力空氣進入制動缸產(chǎn)生制動作用而造成抱閘運行。②運行途中出現(xiàn)制動故障，制動關(guān)門處理時，在制動情況下關(guān)門未排風造成的抱閘運行。③在處理基礎(chǔ)制動故障時關(guān)門未排風，并且將緩解閥打開或復位時只是將緩解閥恢復，未開通截斷塞門造成抱閘運行。

1.4環(huán)境因素造成104閥制動故障

冰雪覆蓋造成排氣口堵塞，104制動閥無法達到緩解位或制動缸壓力空氣在緩解時無法排出，致使列車制動后無法緩解，造成列車的抱閘運行。

1.5機車誤操作造成104閥制動故障

列車制動管過充會引起列車意外制動或緊急制動。過充后的車輛工作風缸、副風缸風壓超過列車管定壓后，會造成列車管充至定壓時無法緩解，從而造成列車的抱閘運行。調(diào)車機過充后的車輛編入運用列車其危害更大。

2非正常制動監(jiān)測報警系統(tǒng)的設計原理

2.1制動機作用原理分析

(1)制動。當制動主管和各風缸壓力空氣達到規(guī)定壓力時，列車在實施制動時制動管減壓，使104制動閥達到制動位，副風缸壓力空氣進入制動缸實現(xiàn)制動作用。相關(guān)標準如下：①《運規(guī)》。制動/緩解感度試驗，制動管壓力達到定壓時，制動位減壓50 KPa之前必須發(fā)生制動作用。②《機車操作規(guī)程》(鐵運[2012]281號)第二十八條。機車施行常用制動時，初次減壓量不得少于50 KPa。③104制動閥705試驗臺試驗指標。104制動閥須在列車制動管減壓20 KPa以前發(fā)生局減作用。發(fā)生局減作用時，制動缸風壓為50～70 KPa，制動管減壓40 KPa以前發(fā)生制動作用。

(2)緩解。制動管增壓時，104制動閥達到緩解位，制動缸壓力空氣經(jīng)104制動閥排風口排出，實現(xiàn)制動缸緩解。

客車《運規(guī)》規(guī)定：制動管定壓為600 KPa，緩解時列車制動主管風壓為定壓；列車緩解感度試驗，全列車需在1分鐘之內(nèi)緩解完畢；單車緩解感度試驗,制動缸緩解完畢的時間應為30秒。

2.2報警系統(tǒng)的邏輯判斷原理設計

分別在列車制動管及制動缸管路上加裝空氣壓力開關(guān)及外部報警裝置，報警電路設置延時繼電器。

結(jié)合列車實施制動和緩解時《運規(guī)》和《機車操作規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，制動故障抱閘報警系統(tǒng)中制動管路壓力開關(guān)閉合壓力設置為大于等于580 KPa，制動缸管路上壓力開關(guān)閉合壓力為大于等于100 KPa，延時繼電器延時時間為30秒。通過報警系統(tǒng)電路的邏輯判斷并保持一定時間(30秒)后對列車制動狀態(tài)進行判斷。

列車正常緩解狀態(tài)下：制動管風壓大于580 KPa，制動管管路壓力開關(guān)閉合；制動缸管路風壓低于100 KPa，制動缸管路壓力開關(guān)斷開；報警電路處于斷開狀態(tài)不產(chǎn)生報警作用。

列車正常制動狀態(tài)下：制動管壓力低于580 KPa(機車施行常用制動時，初次減壓量不得少于50 KPa)，制動管管路壓力開關(guān)斷開；制動缸管路風壓大于100 KPa，制動缸管路壓力開關(guān)閉合；報警電路處于斷開狀態(tài)不產(chǎn)生報警作用。

列車出現(xiàn)制動故障后：列車管達到定壓時，車輛制動機不緩解、緩解慢或出現(xiàn)意外制動，此時列車制動管壓力大于580 KPa，制動管管路壓力開關(guān)閉合；制動缸在非正常狀態(tài)下管路風壓大于100 KPa，制動缸管路壓力開關(guān)閉合；報警電路處于開通狀態(tài)，在報警電路上加裝延時繼電器，報警器電路持續(xù)開通30秒后產(chǎn)生報警作用。

報警電路設有兩個指示燈，其中一個為抱閘故障指示燈，列車處于故障抱閘狀態(tài)時會持續(xù)亮燈，故障消除即滅燈。另一個指示燈為故障抱閘報警指示燈，只要出現(xiàn)過故障抱閘情況，不論現(xiàn)在是否仍處于故障抱閘狀態(tài)都會持續(xù)亮燈，只有消除故障并需人工復位后才會滅燈。

2.3報警器不能預報的意外制動情況

因車輛104分配閥使用的副風缸容積較大，加上機車風泵的限制，列車初充氣時間較長；如果充氣時間不夠，司機就將制動閥手把放置在保壓位，就有可能引起意外制動。如果制動管風壓低于580 KPa(報警器壓力開關(guān)設定值)，報警器就不會報警，這屬于機車操縱問題，一般是在停車情況下，司機再充風即可消除這種問題，對安全影響也相對較小。

3報警器的電路設計

制動抱閘報警裝置由壓力開關(guān)(兩種)、延時開關(guān)、報警裝置、風表、配線組成。制動管壓力開關(guān)安裝在車輛截斷塞門與中間體之間，制動缸管路壓力開關(guān)安裝在緩解閥與制動缸之間，簡易電路如圖1所示。

報警系統(tǒng)裝置需進一步設計記憶功能以方便查詢，安裝位置及線路走向也需要進一步設計。如果投入應用，可以在此基礎(chǔ)上進一步開發(fā)，通過利用壓力傳感器代替壓力開關(guān)，加裝邏輯判斷裝置、網(wǎng)關(guān)等進一步豐富報警器功能。

圖1　報警器簡易電路圖

4試驗程序

(1)性能良好的104制動閥進行制動機單車試驗，要求試驗過程中報警器不應產(chǎn)生報警作用。

(2)性能良好的104制動閥穩(wěn)定性試驗?？紤]到列車運行途中出現(xiàn)漏泄故障或司機誤操作制動閥后列車管出現(xiàn)少量減壓并引發(fā)車輛104制動機產(chǎn)生局減或制動作用，列車管分別減壓10 KPa，20 KPa，30 KPa進行模擬試驗。

由于104閥具有一定的穩(wěn)定性，少量減壓時一般應不會產(chǎn)生制動作用，報警器不會產(chǎn)生報警作用。

(3)人為設置制動缸不緩解故障試驗，要求報警裝置產(chǎn)生報警作用。

(4)在編組制動性能良好的列車中進行列車制動機全部試驗，要求試驗過程中報警器不產(chǎn)生報警作用。

5結(jié)語

空氣制動裝置制動抱閘報警器的結(jié)構(gòu)設計簡單、經(jīng)濟耐用，穩(wěn)定性好。能夠準確預報故障狀態(tài)的制動抱閘，并且其安裝不會對既有空氣制動系統(tǒng)帶來功能干擾；非報警情況下不耗電，對既有電路沒影響；對現(xiàn)有車輛的加裝改造簡單，易于推廣。

參考文獻

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[責任編輯：趙偉]

收稿日期：2016 - 03 - 05

項目基金：鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學院教科研課題(2014JKY028)

作者簡介：盧桂云(1966—)，女，河南鄭州人，鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學院機車車輛系副教授。 張洪河(1966—)，男，河南鄭州人，鄭州鐵路局鄭州車輛段高級工程師。

中圖分類號:U270.35

文獻標志碼:A

文章編號：1008-6811(2016)02-0025-03

Research and Design of the Passenger Train Brake Fault Alarm

LU Guiyun，ZHANG Honghe

(1．Zhengzhou RailwayVocational and Technical College, Zhengzhou 450052,China；2．Zhengzhou Vehicle Section, Zhengzhou Railway Bureau， Zhengzhou 450000, China)

Abstract:Passenger train brake failure alarm is equipped in the air brake device,which can send brake fault alarm timely,the fault is found and processed as soon as possible, this can prevent or reduce the damage to the vehicles and routes,improve the safety of the passenger train.

Key words:passenger train; brake; alarm; research and design