CRH3型動(dòng)車組預(yù)控壓力不緩解的原因分析與對(duì)策

高延財(cái), 萬 幸

(中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司 廣州動(dòng)車段, 廣州 510000)

CRH3型動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)采用了直通式電空制動(dòng)和自動(dòng)式空氣制動(dòng)組合的制動(dòng)系統(tǒng)。常用制動(dòng)通過直通式電空制動(dòng)施加；緊急制動(dòng)通過直通式電空制動(dòng)和自動(dòng)式空氣制動(dòng)同時(shí)施加；當(dāng)車組被救援時(shí)，使用自動(dòng)式空氣制動(dòng)。

自動(dòng)式空氣制動(dòng)作為備用制動(dòng)系統(tǒng)保證了車組異常情況下制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。一方面，當(dāng)常用制動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，車組可在限速工況下采用備用制動(dòng)繼續(xù)開行，另一方面，車組無法自行牽引時(shí)，可通過救援車組為故障車組制動(dòng)管供風(fēng)啟用備用制動(dòng)，達(dá)到被救援目的。

然而，根據(jù)故障統(tǒng)計(jì)，當(dāng)車組在庫內(nèi)長時(shí)間無電停留或高級(jí)修車組首次供電時(shí)，兩套制動(dòng)系統(tǒng)的接口關(guān)鍵部件--雙向止回閥，易出現(xiàn)偶發(fā)故障，導(dǎo)致車組部分車輛制動(dòng)無法正常緩解，對(duì)車組運(yùn)營產(chǎn)生了不良影響。

1 工作原理概述

1.1 直通式電空制動(dòng)

施加常用制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)手柄產(chǎn)生的制動(dòng)指令傳遞至制動(dòng)控制單元，此時(shí)車組利用牽引電機(jī)的轉(zhuǎn)換功能優(yōu)先采用電制動(dòng)，電制動(dòng)力不足時(shí)，空氣制動(dòng)補(bǔ)充。

如圖1紅色線路所示，來自主風(fēng)缸的壓力經(jīng)過常用制動(dòng)電磁閥B60.02(-1-2)控制后到達(dá)空重車調(diào)整閥B60.05，空重車調(diào)整閥根據(jù)采集到的載重信號(hào)控制此路風(fēng)壓形成中繼閥B60.07的預(yù)控壓力Cv。如圖1中綠色線路所示，主風(fēng)缸風(fēng)壓到達(dá)中繼閥，形成壓力R。當(dāng)預(yù)控壓力Cv與壓力R同時(shí)形成時(shí)，中繼閥打開，來自主風(fēng)缸的壓力經(jīng)過一定比例縮減后到達(dá)制動(dòng)缸形成制動(dòng)缸壓力。

1.2 自動(dòng)式空氣制動(dòng)

備用制動(dòng)采用自動(dòng)式空氣制動(dòng)，根據(jù)其作用特點(diǎn)又可稱之為間接作用制動(dòng)。如圖2所示，CRH3型動(dòng)車組啟用備用制動(dòng)后，其作用方式實(shí)際是通過相應(yīng)備用制動(dòng)控制閥對(duì)列車管進(jìn)行充、排風(fēng)達(dá)到間接控制制動(dòng)的目的(如圖2中紅色線路所示)。分配閥(DRDV)實(shí)時(shí)根據(jù)列車管壓力調(diào)整預(yù)控壓力Stv預(yù)控壓力，非緊急制動(dòng)時(shí)，預(yù)控壓力Stv大于Cv1，Stv壓力通過雙向止回閥(DCV)后形成中繼閥(RV)的預(yù)控壓力Cv，最終通過中繼閥控制產(chǎn)生制動(dòng)缸輸入壓力。

圖1 直通式電空制動(dòng)氣路控制圖

圖2 自動(dòng)式空氣制動(dòng)氣路原理圖

2 故障分析

2.1 故障現(xiàn)象

當(dāng)車組在長時(shí)間斷電檢修或高級(jí)修后首次供電激活時(shí)，易發(fā)生某節(jié)或某幾節(jié)車制動(dòng)無法緩解的故障,此時(shí)車組人機(jī)界面無相關(guān)故障報(bào)出，制動(dòng)控制單元斷電復(fù)位無效，解決故障的方法是打開車下制動(dòng)控制單元，手動(dòng)排出圖2中預(yù)控壓力Stv,即異常的Stv壓力導(dǎo)致了本車制動(dòng)無法緩解。

2.2 故障關(guān)鍵部件——雙向止回閥

雙向止回閥作用是接收兩路風(fēng)壓輸入，通過壓力對(duì)比后輸出較大一路。閥體主要由兩個(gè)進(jìn)氣口A1和A3、一個(gè)排氣口A2以及一個(gè)可以自由移動(dòng)的活塞組成。當(dāng)A3壓力超出A1壓力250 kPa時(shí)，A2與A3連通，一般情況下，A3與A2不通(如圖3所示)。應(yīng)用在制動(dòng)設(shè)備單元中的雙止回閥可將間接制動(dòng)器或直通式制動(dòng)器的兩股壓縮氣流中較高者導(dǎo)向中繼閥，作為制動(dòng)輸出的預(yù)控制壓力。

圖3 雙止回閥剖視圖

2.3 異常的Stv壓力

如圖4所示，正常情況下，車組主風(fēng)缸風(fēng)壓充足，施加緊急制動(dòng)時(shí)，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生預(yù)控制壓力Cv1和Stv，Cv1預(yù)控壓力作用于雙向止回閥A1口，Stv預(yù)控壓力作用于雙向止回閥A3口，而Cv1預(yù)控壓力會(huì)高于Stv預(yù)控壓力(Cv1預(yù)控壓力由總風(fēng)管供應(yīng)，總風(fēng)管壓力為1 000 kPa，而Stv預(yù)控壓力由列車管供應(yīng)，列車管壓力為600 kPa)，因此雙向止回閥中A1口與A2口導(dǎo)通，中繼閥根據(jù)Cv1預(yù)控壓力調(diào)節(jié)壓力輸出。緩解緊急制動(dòng)時(shí)，Cv1預(yù)控壓力與Stv預(yù)控壓力通過各自的排風(fēng)閥排風(fēng)，中繼閥輸出壓力降低為0，車組緩解。

圖4 制動(dòng)氣路圖

若車組斷電時(shí)間較長，由于主風(fēng)管連接設(shè)備多，受氣密性影響，主風(fēng)管風(fēng)壓會(huì)快速泄漏殆盡，而圖4中B50風(fēng)缸管路接頭可靠且少，會(huì)長時(shí)間保持一定風(fēng)壓。當(dāng)車組再次供電，車組激活的同時(shí)未被隔離的ATP導(dǎo)致列車緊急制動(dòng)安全回路斷開使列車施加緊急制動(dòng)，主風(fēng)管無風(fēng)會(huì)導(dǎo)致即使緊急制動(dòng)狀態(tài)下Cv1也無風(fēng)，而此時(shí)還留存在B50風(fēng)缸的風(fēng)壓受分配閥控制會(huì)形成一定量的Stv預(yù)控壓力，此時(shí)Cv1

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

因CRH3型動(dòng)車組在三級(jí)修期間也發(fā)生過多次該故障，為驗(yàn)證故障發(fā)生的原因，廣州動(dòng)車段調(diào)試人員2018年12月15日在進(jìn)行三級(jí)修調(diào)試的3020車組進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。

3.1 試驗(yàn)1

(1)降低主風(fēng)缸壓力至200 kPa以下(此時(shí)B50風(fēng)缸滿風(fēng)壓若施加緊急制動(dòng)Stv必大于200 kPa，即保證主風(fēng)缸風(fēng)壓低于所能產(chǎn)生的StV壓力即可)；

(2)主控鑰匙占用，隔離ATP以防止車組施加緊急制動(dòng)；

(3)升弓、合主斷，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)兩臺(tái)空壓機(jī)；

(4)ATP打至非隔離位，車組受ATP影響斷開緊急制動(dòng)安全回路施加緊急制動(dòng)；

(5)試驗(yàn)結(jié)果顯示車組發(fā)生了由于Stv壓力過充而不能緩解的問題。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖5所示。

圖5 Stv壓力過充

圖中數(shù)據(jù)顯示當(dāng)Cv1壓力值上升到一定值時(shí)，Stv繼續(xù)增大產(chǎn)生了過充，造成了制動(dòng)不緩解故障。

3.2 試驗(yàn)2

(1)主控鑰匙占用，施加停放制動(dòng)以保證列車安全；

(2)ATP打至非隔離位，車組施加緊急制動(dòng)，緩解制動(dòng)；

(3)降低主風(fēng)缸壓力至200 kPa以下；

(4)升弓、合主斷，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)兩臺(tái)空壓機(jī)；

(5)試驗(yàn)結(jié)果顯示上述故障未發(fā)生。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖6所示。

圖6 未出現(xiàn)Stv壓力過充數(shù)據(jù)

圖6中數(shù)據(jù)顯示車組在泵風(fēng)過程車組未受ATP影響施加緊急制動(dòng)，從而使B60.07雙向閥A3右側(cè)的管路失去了過充的條件，避免車輛因Stv壓力過充不能緩解制動(dòng)的故障發(fā)生；

3.3 試驗(yàn)3

手動(dòng)設(shè)置間接制動(dòng)管路預(yù)控壓力Stv值為680 kPa，使用制動(dòng)手柄進(jìn)行緩解，故障車輛制動(dòng)不緩解，人機(jī)界面無故障報(bào)出。手動(dòng)排出過大的間接制動(dòng)管路預(yù)控壓力后，制動(dòng)施加、緩解正常，測(cè)量常用制動(dòng)施加緩解期間接制動(dòng)管路預(yù)控壓力值均為零(正常)，如圖7所示。

圖7 間接制動(dòng)管路預(yù)控壓力實(shí)測(cè)值

4 應(yīng)對(duì)措施

4.1 預(yù)防措施

綜上所述此類故障是當(dāng)車組主風(fēng)管壓力足夠低、同時(shí)車組緊急制動(dòng)安全環(huán)路因?yàn)槟撤N原因斷開，車組施加緊急制動(dòng)，當(dāng)Cv1預(yù)控壓力隨總風(fēng)管壓力緩慢上升的過程中，風(fēng)壓通過雙向止回閥活塞從A1口進(jìn)入到A3口，最終導(dǎo)致Stv壓力過大而導(dǎo)致的。因此，只需在制動(dòng)風(fēng)缸壓力上升過程中確保安全環(huán)路閉合，車組未處于緊急制動(dòng)狀態(tài)即可避免此類故障的發(fā)生。

造成緊急制動(dòng)安全環(huán)路斷開的因素主要有:制動(dòng)手柄置于緊急位、緊急蘑菇頭被按下、ATP 處于關(guān)閉但未隔離或上電時(shí)自檢狀態(tài)等。為避免該問題再次發(fā)生，建議隨車機(jī)械師/司機(jī)在主控鑰匙占用后采取下列措施：

(1)施加停放制動(dòng)以保證列車的停車安全；

(2)立即開啟ATP電源開始ATP自檢；

(3)確保蘑菇按鈕和牽引制動(dòng)手柄不在緊急制動(dòng)位；

(4)在ATP自檢完成后，升弓合主斷開始打風(fēng)；

(5)開始其他發(fā)車前需要做的檢查。

4.2 應(yīng)急對(duì)策

該故障都是在車組剛激活風(fēng)壓不足時(shí)緊急制動(dòng)安全回路意外斷開出現(xiàn)的，特別是三級(jí)修首次調(diào)試時(shí)容易出現(xiàn)這種故障，而在運(yùn)用中的車組不會(huì)出現(xiàn)這種故障，所以在故障出現(xiàn)后可以手動(dòng)排出過大的Stv壓力即可恢復(fù)正常。

5 結(jié)束語

Stv預(yù)控壓力過大導(dǎo)致其無法正常通過分配閥排出，故出現(xiàn)了車組制動(dòng)不緩解的故障。過大的Stv預(yù)控壓力是因?yàn)檐嚱M總風(fēng)管風(fēng)壓不足時(shí)，緊急制動(dòng)安全回路斷開引起緊急制動(dòng)，在總風(fēng)壓力緩慢上升過程中由于雙向止回閥內(nèi)部活塞移動(dòng)過程中A1及A3兩個(gè)進(jìn)風(fēng)口串風(fēng)導(dǎo)致，只有嚴(yán)格采取相應(yīng)的預(yù)防措施，才可避免特定條件下此類故障的發(fā)生。