西安地鐵2號線車輛風(fēng)源系統(tǒng)典型故障分析及整改

賀延芳 胡曉博

(西安市地下鐵道有限責(zé)任公司運(yùn)營分公司 陜西 西安 710016)

西安地鐵2號線列車采用6輛編組(3動3拖)，兩端為帶司機(jī)室拖車(Tc),中間為拖車(T)、動車Mp車(帶受電弓)和動車M車(不帶受電弓)，每個車型均配備一套制動系統(tǒng)，2臺空氣壓縮機(jī)布置在2個Tc車(見圖1)，車輛采用日本NABTESCO公司生產(chǎn)的制動系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用車控方式，優(yōu)先使用電制動，電制動不足由空氣制動補(bǔ)充。風(fēng)源系統(tǒng)為全列車制動系統(tǒng)、空氣彈簧等使用壓縮空氣的裝置提供壓縮空氣[1]。

圖1 西安地鐵2號線列車示意圖

1 風(fēng)源系統(tǒng)簡介

風(fēng)源系統(tǒng)主要由以下部件組成：電動空氣壓縮機(jī)組、電動空氣壓縮機(jī)組的啟動裝置、冷卻器、干燥器、濾清器、儲風(fēng)缸、安全閥、總風(fēng)壓力開關(guān)(包含于制動控制單元,即BCU中)、壓力調(diào)節(jié)裝置等。

1.1 電動空氣壓縮機(jī)組

每一列車設(shè)2套電動空氣壓縮機(jī)組，機(jī)組啟動由壓力調(diào)節(jié)器控制，空氣壓縮機(jī)空載啟動。采用往復(fù)式驅(qū)動空氣壓縮機(jī)組?？諝鈮嚎s機(jī)由三相AC380 V交流電動機(jī)驅(qū)動(見圖2)，電動機(jī)和空氣壓縮機(jī)之間的聯(lián)軸節(jié)采用彈性結(jié)構(gòu)。采用空氣冷卻，齒輪泵強(qiáng)行潤滑[2]。其電機(jī)技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖2 電機(jī)圖

參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)值方式 3相,鼠籠式電級數(shù)4電壓 AC380 V功率 6.5 kW速度 1 450 r/min絕緣 F級

1.2 空氣干燥器

在空氣壓縮機(jī)組和總風(fēng)缸之間還設(shè)有容量合適的空氣干燥器，使送至總風(fēng)缸的壓縮空氣得以凈化?？諝飧稍锲髋c空氣壓縮機(jī)的供給量相匹配，其型式為真空絲膜式。

1.3 其他部件

其他部件包括空氣濾清器、壓力調(diào)節(jié)器和儲風(fēng)缸以及安全閥等。

2 控制原理

為確保風(fēng)源系統(tǒng)正常工作(特別是電氣裝置)，啟動時需同時啟動AC380 V電源和DC110 V輔助電源；停機(jī)時，空氣壓縮機(jī)停機(jī)5 s后才能切斷輔助電源(DC110 V)，因?yàn)榕潘姶砰y需在停機(jī)時進(jìn)行排污[3]。一般來說，風(fēng)源系統(tǒng)控制模式有3種，其原理圖如圖3所示。

2.1 正常控制模式

正常情況下，風(fēng)源系統(tǒng)的啟停和控制管理通過壓力開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)總風(fēng)壓力小于(800±20)kPa時，2臺空氣壓縮機(jī)同時工作。總風(fēng)壓力大于(900±20)kPa后停機(jī)。

從圖3可知，2、5車空氣壓縮機(jī)起動裝置內(nèi)的壓力開關(guān)屬于并聯(lián)關(guān)系。只有在2個壓力開關(guān)都斷開的情況下空氣壓縮機(jī)才會停止工作。若其中1個壓力開關(guān)在正常壓力范圍內(nèi)未斷開，則會導(dǎo)致2臺空氣壓縮機(jī)繼續(xù)工作。

圖3 空氣壓縮機(jī)啟?？刂圃韴D

在空氣壓縮機(jī)同時啟動、斷路器CMSN閉合的條件下，只要2個車的壓力開關(guān)不同時斷開，則2臺空氣壓縮機(jī)都動作。進(jìn)一步說明，在此情況下，2車壓力開關(guān)的狀態(tài)不僅可以控制2車空氣壓縮機(jī)的啟動停止，也可以控制5車空氣壓縮機(jī)的啟動停止。同理，5車也類似。

在空氣壓縮機(jī)同時啟動斷路器CMSN斷開的條件下，本車的壓力開關(guān)只控制本車的空氣壓縮機(jī)，即2車的壓力開關(guān)只控制2車空氣壓縮機(jī)的啟動停止，5車空氣壓縮機(jī)只控制5車空氣壓縮機(jī)的啟動停止。

綜上所述，將空氣壓縮機(jī)的動作邏輯總結(jié)如表2所示。

表2 空氣壓縮機(jī)的動作邏輯表

2.2 SIV(輔助逆變器)故障模式

當(dāng)車輛SIV出現(xiàn)故障時，與其相對應(yīng)的一臺SIVFR繼電器無法得電接通，啟動裝置將通過時間繼電器CMTR接通控制回路，并延時3 s后啟動另一臺空氣壓縮機(jī)。

2.3 強(qiáng)泵控制模式

當(dāng)車輛強(qiáng)迫啟動空氣壓縮機(jī)按鈕按下后，空氣壓縮機(jī)開始工作，但是該操作可能會造成風(fēng)缸壓力快速上升，導(dǎo)致安全閥動作保護(hù)。

3 風(fēng)源系統(tǒng)典型故障分析及整改措施

西安地鐵2號線開通以來，在檢修以及運(yùn)營的過程中發(fā)現(xiàn)多起風(fēng)源系統(tǒng)的故障，較為典型的有雙針壓力表管路缺陷、風(fēng)源系統(tǒng)供風(fēng)時間極度延長、空氣壓縮機(jī)油乳化等，針對這3類問題，進(jìn)行原因分析，提出整改措施，以降低風(fēng)源系統(tǒng)的故障率。

3.1 雙針壓力表氣源管路缺陷

雙針壓力表在漏風(fēng)維修及定期校驗(yàn)、保養(yǎng)拆裝時，氣源管路中常出現(xiàn)風(fēng)管扭曲變形，導(dǎo)致風(fēng)管損壞、漏風(fēng)等問題，這主要是由于風(fēng)管為紫銅管，不能產(chǎn)生形變引起的，這個缺陷對雙針壓力表的更換與校驗(yàn)帶來了一定的困難。

整改措施：去除紫銅管，使用不銹鋼管分別與從車底部接入司機(jī)室的總風(fēng)管、制動管連接，將不銹鋼管另一接口延伸至檢查窗口部，制作直角板將其固定；再使用高壓軟管將不銹鋼管與雙針壓力表連接，如圖4所示。在拆卸雙針壓力表時可以在檢查窗口部拆卸高壓軟管，隨后就可以直接將雙針壓力表拆除，取下雙針壓力表后，再拆除雙針壓力表上的高壓軟管，該項(xiàng)措施使雙針壓力表氣源管路拆卸簡單、便捷。

圖4 雙針壓力表氣源管路整改示意圖

3.2 風(fēng)源系統(tǒng)供風(fēng)時間極度延長

風(fēng)源系統(tǒng)供風(fēng)時間極度延長，也可理解為空氣壓縮機(jī)打風(fēng)不止，該故障通常由以下2點(diǎn)原因所致。

(1)空氣壓縮機(jī)壓力開關(guān)故障

該壓力開關(guān)為Z010B 型壓力開關(guān)，是電動空氣壓縮機(jī)的調(diào)壓器，通過監(jiān)測主風(fēng)的壓力來切換電動空氣壓縮機(jī)的自動控制信號。如果壓力下降至(800±20)kPa，則使電動空氣壓縮機(jī)運(yùn)行；壓力上升至(900±20) kPa，則使其停止運(yùn)行。其動作點(diǎn)原理如圖5所示。

圖5 動作原理圖

由圖3可知，空氣壓縮機(jī)打風(fēng)不止即空氣壓縮機(jī)主回路一直處于得電狀態(tài)，可以推斷是由于主觸點(diǎn)(CMK)未斷開所致。主觸點(diǎn)(CMK)未斷開可能有兩方面原因：一是空氣壓縮機(jī)接觸器主觸點(diǎn)卡滯；二是控制回路中空氣壓縮機(jī)接觸器線圈一直處于得電狀態(tài)，由于空氣壓縮機(jī)的工作方式是同時啟動，可推斷故障發(fā)生時至少有一個壓力開關(guān)未斷開，更換壓力開關(guān)即可。

(2)氣管路系統(tǒng)嚴(yán)重漏風(fēng)

列車風(fēng)壓過低，無法滿足緊急制動或停放制動的緩解壓力(低于600 kPa或700 kPa)，ATI(車輛信息裝置)顯示空氣壓縮機(jī)持續(xù)動作，但列車風(fēng)壓無法上升；說明列車主管路泄漏量過大，列車漏風(fēng)嚴(yán)重，空氣壓縮機(jī)正常打風(fēng)的供風(fēng)能力無法彌補(bǔ)列車的泄漏量，列車存在緊急制動和停放制動施加的風(fēng)險。檢查氣管接頭裝配是否松動或更換氣管卡套，以排除泄漏。

整改措施：

(1)加強(qiáng)員工檢修質(zhì)量，在日檢及其以上修程中，對氣管路系統(tǒng)中所有的風(fēng)管、截?cái)嗳T等部件進(jìn)行檢修；檢查空氣壓縮機(jī)螺桿等是否有機(jī)械磨損、截?cái)嗳T是否處于正常位置；耳聽管路有無漏氣；檢查壓力開關(guān)是否正常。

(2)優(yōu)化修程內(nèi)容，在每個均衡修B中對空氣壓縮機(jī)濾芯進(jìn)行吹塵，該修程的作業(yè)周期為3月/次。

(3)作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)一步細(xì)化相關(guān)檢修方法及檢修標(biāo)準(zhǔn)。

(4)重新梳理維護(hù)手冊，對有明確壽命周期的部件納入相應(yīng)修程，研究應(yīng)對相關(guān)部件壽命到期后造成隱患的措施。

3.3 空氣壓縮機(jī)油乳化

在檢修的過程中，發(fā)現(xiàn)多起空氣壓縮機(jī)油乳化現(xiàn)象。產(chǎn)生空氣壓縮機(jī)油乳化的主要原因是在空氣壓縮機(jī)工作的過程中，氣缸內(nèi)的氣體含有部分水蒸汽，可能隨著曲軸的作用混入機(jī)油，導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)油變質(zhì)乳化?？諝鈮嚎s機(jī)油乳化容易造成空氣壓縮機(jī)潤滑不良，使運(yùn)動部件摩擦加劇，造成密封橡膠圈失效，可能引起空氣壓縮機(jī)油泄漏。此外，由于乳化的機(jī)油含水量較高，水分在氣缸中無法排出，易使氣缸體發(fā)生腐蝕，降低空氣壓縮機(jī)的使用壽命，較為直觀的表現(xiàn)形式為空氣壓縮機(jī)工作時會發(fā)出不正常的噪聲和敲缸現(xiàn)象[3]。

整改措施：在保證空氣壓縮機(jī)濾芯滿足要求后，人為增加了空氣壓縮機(jī)干燥器的排氣量，延長空氣壓縮機(jī)打風(fēng)時間，增加空氣壓縮機(jī)的工作效率；增加干燥劑干燥時的用風(fēng)量，將干燥劑吸收的水蒸汽通過再生被清除。

4 總結(jié)

通過對以上3類風(fēng)源系統(tǒng)典型故障進(jìn)行多次試驗(yàn)和探討分析，提出了有效的解決方案，對存在的問題進(jìn)行整改，取得了顯著效果，降低了制動系統(tǒng)的故障率，提高了電客車的服務(wù)質(zhì)量，為地鐵車輛的平安運(yùn)營，提供了有力的保障。