自主化五模塊儲(chǔ)能式低地板有軌電車制動(dòng)系統(tǒng)輔助緩解裝置優(yōu)化

張亮 曾春軍 黃元忠

摘要：針對自主化五模塊儲(chǔ)能式低地板有軌電車制動(dòng)系統(tǒng)輔助緩解裝置在列車輔助緩解工況時(shí)出現(xiàn)無法保壓和漏油的問題，在對問題原因進(jìn)行剖析的基礎(chǔ)上，提出了一種新的輔助緩解裝置優(yōu)化方案，有效解決了無法保壓和漏油問題，消除了安全隱患，提升了運(yùn)用效率。

關(guān)鍵詞：五模塊;低地板有軌電車;制動(dòng)系統(tǒng);輔助緩解裝置;優(yōu)化

0? ? 引言

中車株洲電力機(jī)車有限公司自主研制的五模塊儲(chǔ)能式低地板有軌電車，實(shí)現(xiàn)了100%低地板、節(jié)能環(huán)保的儲(chǔ)能式供電，采用了高效的制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)的液壓制動(dòng)在動(dòng)車和拖車上分別采用了被動(dòng)式和主動(dòng)式液壓夾鉗。被動(dòng)式液壓夾鉗（卸油制動(dòng)、充油緩解）在緩解控制失效下使列車帶閘運(yùn)行，將帶來極大的安全運(yùn)行隱患。為確保列車能安全運(yùn)行，系統(tǒng)在客室座椅下設(shè)有可與手動(dòng)泵相連的輔助緩解裝置，該裝置的保壓性和密封性對手動(dòng)泵充油性能和乘車環(huán)境有著直接影響。

1? ? 問題描述

原有的輔助緩解裝置在使用中存在無法保壓和漏油問題，無法為被動(dòng)式液壓夾鉗輔助緩解油缸提供足夠的液壓力實(shí)現(xiàn)輔助緩解，導(dǎo)致拖車作業(yè)無法開展，給列車運(yùn)行帶來了極大的安全隱患。同時(shí)，漏油會(huì)導(dǎo)致客室地板受到污染，嚴(yán)重影響乘客的乘車環(huán)境。被動(dòng)式液壓制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2? ? 問題分析

自主化五模塊儲(chǔ)能式低地板有軌電車制動(dòng)系統(tǒng)原有輔助緩解裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示，由壓力開關(guān)、回油截止閥、進(jìn)油快速接頭、排油截止閥、油壺、進(jìn)油節(jié)流閥、排油快速接頭和液壓塊等結(jié)構(gòu)組成。

在進(jìn)行輔助緩解操作時(shí)，需要先打開進(jìn)油節(jié)流閥，關(guān)閉回油截止閥，將手動(dòng)泵與進(jìn)油快速接頭連接，通過操作手動(dòng)泵進(jìn)行打壓，當(dāng)壓力達(dá)到9 MPa以上時(shí)，即可順時(shí)針擰緊進(jìn)油節(jié)流閥至關(guān)閉位，進(jìn)行保壓，原理如圖3所示。

對故障輔助緩解裝置進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，在保壓時(shí)，油壺里的油液液位有緩慢上漲現(xiàn)象，說明被動(dòng)式液壓夾鉗輔助緩解油缸中的油液通過回油截止閥泄漏到了油壺，導(dǎo)致無法保壓。當(dāng)壓力下降至低于9 MPa后，需用手動(dòng)泵進(jìn)行補(bǔ)油，補(bǔ)油操作時(shí)，需要先打開回油截止閥，將油液卸回油壺，再將手動(dòng)泵重新連接輔助緩解單元，重新進(jìn)行打壓操作。因空間限制，油壺容量小，在補(bǔ)油操作時(shí)容易導(dǎo)致油壺中的油液溢出，發(fā)生漏油和污染客室現(xiàn)象。

綜合上述分析可以判定，無法保壓和發(fā)生漏油現(xiàn)象的本質(zhì)原因是回油截止閥截?cái)嘈阅懿涣技斑M(jìn)油快速接頭無法帶壓插拔，這暴露出輔助緩解裝置在設(shè)計(jì)時(shí)存在缺陷。

3? ? 優(yōu)化方案

要解決原輔助緩解裝置無法保壓和發(fā)生漏油現(xiàn)象的問題，根據(jù)以上分析，需要改變輔助緩解油路的控制方式，在保壓時(shí)實(shí)現(xiàn)回油油路的可靠截?cái)?，同時(shí)在需要補(bǔ)充油液時(shí)實(shí)現(xiàn)帶壓插拔，避免因重復(fù)打壓造成油壺的油滿溢出現(xiàn)象。

在接口不變的前提下，對輔助緩解裝置進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)帶壓插拔，并解決無法保壓和漏油問題。優(yōu)化后的輔助緩解裝置由壓力開關(guān)、快換式三通接頭、進(jìn)油快速接頭、排油快速接頭、油壺、液壓塊等結(jié)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

為實(shí)現(xiàn)帶壓插拔，設(shè)計(jì)了一種新的快換式三通接頭，快換式三通接頭由公頭和母頭組成，公頭與母頭分離時(shí)閥口1和2通，實(shí)現(xiàn)夾鉗輔助緩解油缸油液回油壺;公頭和母頭連接時(shí)閥口1和3通，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)泵和被動(dòng)式液壓夾鉗輔助緩解油缸的連通，原理如圖5所示?？鞊Q式三通接頭功能上替代了原輔助緩解裝置的進(jìn)油節(jié)流閥和回油截止閥兩個(gè)閥的功能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)帶壓插拔，便于在被動(dòng)式液壓夾鉗輔助緩解油缸壓力下降后直接進(jìn)行補(bǔ)油操作，而不用先將被動(dòng)式液壓夾鉗油液卸回油壺后再重新打壓，避免了油壺中的油液溢出造成客室污染。

4? ? 方案驗(yàn)證與對比

4.1? ? 方案驗(yàn)證

將優(yōu)化后的輔助緩解裝置裝配好后在地面與被動(dòng)式液壓夾鉗輔助緩解油缸連接，用手動(dòng)泵連接輔助緩解裝置打壓后進(jìn)行保壓等驗(yàn)證試驗(yàn)，在地面完成驗(yàn)證后再在自主化五模塊儲(chǔ)能式低地板有軌電車單節(jié)動(dòng)車上進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，如圖6所示。試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明：優(yōu)化后的輔助緩解裝置保壓試驗(yàn)無泄漏發(fā)生，通過手動(dòng)泵打壓緩解一次后可保壓5天以上，能實(shí)現(xiàn)帶壓插拔，便于在壓力下降后對夾鉗輔助緩解油缸進(jìn)行補(bǔ)油操作。

4.2? ? 方案對比

優(yōu)化后的輔助緩解操作步驟由原來的6步減少為3步，大大提升了操作效率。優(yōu)化后具體操作步驟如下：

（1）將手動(dòng)泵注油接頭和快換式三通接頭母頭上的進(jìn)油快速接頭連接，再將母頭和輔助緩解裝置上的公頭連接。

（2）將手動(dòng)泵卸壓閥旋至關(guān)閉位，將手動(dòng)泵節(jié)流閥旋開，操作手動(dòng)泵搖桿進(jìn)行打壓。

（3）當(dāng)壓力達(dá)到9～10 MPa時(shí)，即可將手動(dòng)泵節(jié)流閥關(guān)閉，斷開手動(dòng)泵注油接頭與充油快速接頭的連接。

當(dāng)壓力低于9 MPa時(shí)，不需要先卸壓到油壺，可將手動(dòng)泵和輔助緩解裝置重新連接直接進(jìn)行補(bǔ)油。相比原輔助緩解裝置，除解決了上述無法保壓和漏油問題外，優(yōu)化后的輔助緩解裝置還減少了兩個(gè)需要操作的手動(dòng)閥，減重20%，大大提升了裝置的可用性和可靠性。

5? ? 結(jié)語

綜上所述，自主化五模塊儲(chǔ)能式低地板有軌電車制動(dòng)系統(tǒng)原有輔助緩解裝置無法保壓和漏油問題是設(shè)計(jì)缺陷所致，通過對原輔助緩解裝置進(jìn)行原理和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在未改變接口的前提下解決了目前存在的問題，避免了漏油現(xiàn)象的發(fā)生，消除了安全隱患，提升了運(yùn)用效率，對后續(xù)項(xiàng)目輔助緩解裝置設(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。

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收稿日期：2020-03-09

作者簡介：張亮（1991—），男，湖南益陽人，助理工程師，從事軌道交通制動(dòng)系統(tǒng)研發(fā)工作。