神華鐵路貨車狀態(tài)修關鍵制動技術探討

辛民,徐海

(1.神華鐵路貨車運輸有限責任公司，北京 100011; 2.眉山中車制動科技股份有限公司，四川 眉山 620010)*

神華鐵路貨車狀態(tài)修關鍵制動技術探討

辛民1,徐海2

(1.神華鐵路貨車運輸有限責任公司，北京 100011; 2.眉山中車制動科技股份有限公司，四川 眉山 620010)*

針對目前神華鐵路貨車采用預防性計劃檢修過程中存在的檢修周期短、資源消耗大等問題，提出采用狀態(tài)檢修模式以最大限度提高車輛綜合運輸效益.通過對貨車關鍵部分的空氣制動系統(tǒng)當前的實際技術狀態(tài)進行深入研究分析，提出高可靠性的制動技術、電空制動技術和空氣制動系統(tǒng)智能監(jiān)測技術是神華鐵路貨車實現(xiàn)狀態(tài)修的關鍵因素.

鐵路運輸；鐵路貨車；制動系統(tǒng)；狀態(tài)修

0 引言

當前，神華鐵路貨車運輸有限責任公司管理著神華集團公司鐵路貨車47 056輛，按目前鐵路貨車相關管理規(guī)范，車輛檢修施行的是預防性計劃修[1]，即預定了檢修周期，不管車輛實際技術狀態(tài)，到期強制按預定的內(nèi)容進行無差別檢修，檢修周期較短，檢修任務艱巨，資源消耗巨大，迫切需要研究運用新技術提高車輛運用可靠性并相應進行車輛檢修制度革新.而狀態(tài)修[2]是在車輛運用中適時采集車輛運用數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，預測將要發(fā)生的故障類型和故障部位，提示按車輛實際運用狀態(tài)需要采取換件修、集中修的方式進行檢修，鐵路貨車施行狀態(tài)修，能夠最大限度提高車輛綜合運輸效益.

神華鐵路貨車要實現(xiàn)狀態(tài)修，必須對既有貨車空氣制動系統(tǒng)進行深入的研究，找出關鍵問題并采取對應解決措施.

1 當前神華鐵路貨車空氣制動系統(tǒng)配置

目前神華鐵路貨車主要為C64(C64K敞車16 938輛、C64H敞車600輛、C64KP敞車206輛)、C70(C70A敞車4 910輛、C70E敞車3 600輛)和C80(C80敞車18 300輛、C80B敞車2 100輛)等敞車，另有少量KM98、KM100等新車型[3].車輛編組固定，編組車型統(tǒng)一，C64敞車66輛一小列，C70、C80敞車58輛一小列，均采用120型空氣制動系統(tǒng)，以C70A型敞車制動系統(tǒng)為例進行分析.

C70A型敞車制動系統(tǒng)主要配置為：120型貨車空氣控制閥，KZW-A型空重車自動調(diào)整裝置，305×254旋壓密封式制動缸，組合式集塵器組裝，脫軌自動制動裝置，球芯塞門，儲風缸，不銹鋼制動管系及快裝管接頭等，如圖1所示.

圖1 既有C70A型敞車制動系統(tǒng)組成示意圖

該套制動系統(tǒng)能滿足載重10 000 t，運行時速可提高到120 km/h(神華鐵路實際最高時速80 km/h)的需要，并以此為基礎建立了當前的空氣制動系統(tǒng)運用、檢修規(guī)范.多年來為神華鐵路運輸做出了巨大的貢獻.

2 實現(xiàn)狀態(tài)修主要制約因素

隨著時代的向前發(fā)展，這套制動系統(tǒng)也暴露出不適應新形式發(fā)展需要的諸多問題，制約狀態(tài)修的實現(xiàn)，主要體現(xiàn)在以下幾個方面.

2.1 制動系統(tǒng)可靠性較差

產(chǎn)品的可靠性，是指在規(guī)定的運行條件下，規(guī)定的工作時間內(nèi)，能正常工作的概率.檢修周期是影響運輸效率、運營成本的重要因素，也是評價制動系統(tǒng)可靠性的重要指標.國際知名的ABDX和KE制動機的檢修周期達到8年以上，遠超過我國貨車空氣制動系統(tǒng)當前的2年檢修周期.

當前段修規(guī)程中對制動部件檢修的相關規(guī)定如表1所示.

表1 段規(guī)部份空氣制動部件檢修要求表[5]

從表1中可看出，現(xiàn)有制動部件只有制動閥和空重車段修時需拆卸分解檢修，是制約檢修周期的瓶頸，其它部件在廠修期內(nèi)都屬于狀態(tài)修的范疇.

通過調(diào)研及分析，影響制動系統(tǒng)檢修周期的主要因素為制動零部件使用壽命和制動系統(tǒng)故障兩個方面.

2.1.1 制動零部件使用壽命

制約制動零部件使用壽命的因素為：橡膠膜板的使用壽命，滑閥副金屬磨耗，潤滑效果及潤滑介質(zhì)性能[4].

2.1.2 制動系統(tǒng)故障

在檢修和運用中，統(tǒng)計制動系統(tǒng)故障結果見表2.

表2 貨車制動系統(tǒng)故障統(tǒng)計

(調(diào)查時間為2011年8月～12月，樣本37 200輛)

由表2可知，制動系統(tǒng)故障主要集中在控制閥、制動缸、制動管系等3個方面.

其中，控制閥(含120閥、空重閥、集塵器)失效的主要表現(xiàn)為：制動系統(tǒng)清潔度，異物侵入滑閥副導致的密封、潤滑不良，滑閥副研磨質(zhì)量.

制動缸和制動管系故障主要為：制動缸潤滑不良、制動管系接頭性能不佳、密封圈質(zhì)量差導致的“漏泄”故障.

2.2 長大列車縱向力大，車輛運行環(huán)境差

隨著萬噸、2萬噸、2.5萬噸乃至更高載重量列車的試驗運行，列車編組越來越長、載重越來越大，列車制動縱向力大、制動距離長等問題更加突出.縱向力大對機車車輛產(chǎn)生破壞，增加線路磨損，也增加斷鉤、脫軌事故，影響行車安全.

對于大編組列車來講，空氣制動制動波從機車傳導到最后一輛車的空走時間較長，前后車輛制動動作不一致，導致列車產(chǎn)生劇烈的縱向沖動和縱向力，嚴重影響車輛配件使用壽命和列車運行安全.以上高比例故障都與列車縱向力直接相關.車鉤與鉤尾框故障直接因車輛縱向力受沖擊所致，列車縱向力必然導致各輪對承受制動熱負荷不均衡，從而加速磨損和破壞.

2.3 空氣制動運用狀態(tài)缺乏有效監(jiān)測

鐵路貨車空氣制動系統(tǒng)在應用過程中，制動管路堵塞、漏泄、制動閥作用不良等都可能導致車輛抱閘、意外緊急、制動不良等故障，會使車輛和線路受損，對列車運輸安全是一種潛在威脅.

有些故障的出現(xiàn)存在很大的偶然性，有時這些故障又很難再現(xiàn)，也沒制動系統(tǒng)相關參數(shù)的記錄，導致造成故障的真實原因很難找到，也就沒辦法很快徹底消除故障.

若能及時發(fā)現(xiàn)制動系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，及時預警并檢修，將能避免嚴重事故的發(fā)生，減少車輛設備和線路破損，提高車輛設備和線路利用率，降低使用維護費用.

鐵路提速以后，加強了對列車的安全監(jiān)測，普及了5T系統(tǒng)，但是對車輛制動這一項關鍵性能，一直缺乏有效的自動監(jiān)測手段，僅僅是在列檢技檢試風作業(yè)時通過人工對空氣制動系統(tǒng)狀態(tài)進行判斷，效率低，可靠性差.

3 鐵路貨車實現(xiàn)狀態(tài)修必須的關鍵制動技術

針對深入車輛運用中暴露的制動故障，結合時代的發(fā)展，科技的日益進步，神華鐵路貨車要實現(xiàn)狀態(tài)修，必須從以下幾個關鍵制動技術研究著手.

3.1 研究高可靠性的關鍵制動技術

(1)延長滑閥副使用壽命

要解決滑閥副金屬平面密封的問題，一是提高滑閥副耐磨、抗腐蝕性能，加強潤滑；二是采用橡膠密封取代金屬平面密封，徹底解決滑閥研磨問題.

(2)延長橡膠膜板使用壽命

研制新型橡膠膜板，提高橡膠膜板的強度，延長使用壽命.

(3)改善制動系統(tǒng)清潔度控制技術

研制新型集塵過濾技術，提高過濾精度，改善制動系統(tǒng)空氣質(zhì)量.

(4)研制制動缸自潤滑技術，避免漏泄

既有制動缸在長期使用后，制動缸油脂在重力作用下自然流墜到缸體下部，潤滑不均，缸體內(nèi)壁劃導致漏泄.研究制動缸主動潤滑技術，實現(xiàn)制動缸脂在制動缸內(nèi)的循環(huán)，解決制動缸漏泄故障.

(5)優(yōu)化制動管系連接技術

推廣使用抗彎剛度更高的卡套式整體法蘭和密封效果更佳的E形橡膠密封圈，解決管系漏泄故障.

3.2 研究電空制動技術

電空制動技術(ECP)是一種微機網(wǎng)絡控制的直通式制動控制技術，制動信號通過網(wǎng)絡向全部車輛發(fā)送，可實現(xiàn)全列車的同步制動、緩解控制，大幅提高長大列車制動性能，實現(xiàn)列車制動同步操控，改善車輛運用環(huán)境保證運行品質(zhì).

3.3 研究智能化的車輛空氣制動系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控技術

空氣制動系統(tǒng)智能監(jiān)測技術對車輛的空氣制動系統(tǒng)關鍵監(jiān)測點施行全程狀態(tài)監(jiān)控，對出現(xiàn)的典型制動故障及時報警，提示車輛故障的維修；實現(xiàn)列檢作業(yè)制動試驗自動化，制動機故障由“人檢”向“機檢”轉(zhuǎn)變，提高效率，降低勞動強度；依據(jù)運用前期監(jiān)測積累的故障數(shù)據(jù)與狀態(tài)信息，深入研究監(jiān)測的狀態(tài)數(shù)據(jù)變化特征與故障的內(nèi)在聯(lián)系，建立故障分析模型，研制故障預警系統(tǒng)，能對將要發(fā)生的故障提前作出預判，并對需要進行修復的部件做出提示，預防制動系統(tǒng)故障.

4 結論

隨著社會科學技術發(fā)展水平整體的整體提升，鐵路貨車設計制造技術、信息通信檢測技術、管理技術手段都得到了極大的提升，使鐵路貨車實現(xiàn)狀態(tài)修成為可能.

對于空氣制動系統(tǒng)來說，制動部件本身具備優(yōu)異的作用性能和較高的運用可靠性是實現(xiàn)狀態(tài)修的基礎，沒有高可靠性的制動部件運用，即使對空氣制動系統(tǒng)狀態(tài)實現(xiàn)監(jiān)控，如果故障頻發(fā)也不能有效提高車輛運輸效益；而智能化的空氣制動系統(tǒng)狀態(tài)全程監(jiān)測技術是實現(xiàn)狀態(tài)修的保障.

[1]陳雷,孫蕾.從鐵路貨車修程設置談檢修制度的發(fā)展趨勢[J].中國鐵路,2009(9):9- 13.

[2]胡先山.鐵路貨車檢修現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].科技傳播,2012(2):29- 30.

[3]神華貨車公司科技部.神華重載鐵路貨車狀態(tài)檢修關鍵技術及成套裝備研制方案[R].北京:神華鐵路貨車運輸有限責任公司,2016.

[4]賈晉軍.我國鐵路貨車制動系統(tǒng)存在的問題及建議[J].鐵道車輛,2009(6):36- 37.

Study of Key Braking Technology on Condition-based Maintenance System of Shenhua Wagon

XIN Min1,XU Hai2

(1.China Shenhua Railway Wagon Transportation Co.,Ltd,Beijing 100011,China; 2.Meishan CRRC Brake Science & Technology Co.,Ltd,Meishan 620010,China)

At present, Shenhua are facing some problems because of adopting planed preventive maintenance system for its railway wagon such as shorter vehicle repair cycle and greater resource consumption. It suggested that Shenhua should adopt condition-based maintenance to maximise vehicle integrated transport efficiency. By analyzing the current situation of the vehicle braking system, it expounds key factors for Shenhua wagon to implement condition-based maintenance such as the higher reliability of braking technology, electro pneumatic brake technology and intelligent air brake system monitoring technology.

railway transportation；wagon；vehicle braking system；condition-based maintenance

1673- 9590(2017)03- 0027- 04

2016- 10- 13

辛民(1979-)，男，高級工程師，博士，主要研究方向為重載鐵路貨車新技術E-mail:76907672@qq.com.

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