軌道交通車輛制動(dòng)用中繼閥的可靠性

周忠海 朱振海 聶佩琦

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市交通的不斷擴(kuò)容，其中和地鐵相關(guān)性非常大的中繼閥研究得到了廣泛的討論。本文主要是對(duì)中繼閥的可靠性、可能產(chǎn)生的問(wèn)題、對(duì)策進(jìn)行相關(guān)的探討。

關(guān)鍵詞：軌道交通;中繼閥;車輛制動(dòng)

0? 引言

由于軌道交通有運(yùn)營(yíng)密度高、行車間距小、站間距離短、必須要多次制動(dòng)、牽引的特點(diǎn)，從而使得制動(dòng)系統(tǒng)承載了很重的壓力。如果制動(dòng)系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，就會(huì)引起各種各樣的問(wèn)題出現(xiàn)。而在地鐵制動(dòng)系統(tǒng)故障中，一般都是以制動(dòng)不緩解為主要故障因子，而造成的問(wèn)題也是最嚴(yán)重的。

1? 軌道交通與中繼閥的概述

在世界各國(guó)進(jìn)行制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，普遍認(rèn)為空氣制動(dòng)是比較可靠的安全制動(dòng)方式。而通常情況下來(lái)說(shuō)，軌道車輛用的空氣制動(dòng)系統(tǒng)主要分為三類：快速制動(dòng)、常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)。而工作原理則是通過(guò)列車首尾的供風(fēng)單元獲得風(fēng)源，然后根據(jù)各自的控制系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的控制壓力信號(hào)，然后由中繼閥進(jìn)行動(dòng)能放大，輸入到基礎(chǔ)的制動(dòng)裝備當(dāng)中，最后由基礎(chǔ)的制動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。從中繼閥結(jié)構(gòu)上來(lái)看，主要分為供氣閥、排活塞、復(fù)位彈簧等。從中繼閥的作用上來(lái)看，中繼閥是實(shí)現(xiàn)風(fēng)能放大的設(shè)備，是一種收發(fā)裝置機(jī)器，在整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)中，處于一種核心位置。

2? 中繼閥的安全問(wèn)題

2.1 常用制動(dòng)不緩解故障

通俗來(lái)講，制動(dòng)不緩解的故障是指，制動(dòng)能力出現(xiàn)嚴(yán)重的衰退，由此無(wú)法按照既定指令完成緩解動(dòng)作的故障。據(jù)大量的資料顯示，中繼閥泄露的主要原因是，復(fù)位彈簧老化與密封圈老化。由此可以看出，所謂的常用制動(dòng)不緩解故障的主要原因在于中繼閥因?yàn)槭褂脮r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而導(dǎo)致零部件發(fā)生老化。而當(dāng)復(fù)位彈簧開始老化后，彈簧的彈性就會(huì)出現(xiàn)衰弱，進(jìn)而讓近氣路延遲關(guān)閉，導(dǎo)致中繼閥的泄露。如果進(jìn)氣量嚴(yán)重超標(biāo)，就會(huì)讓制動(dòng)缸的緩解壓力的時(shí)間發(fā)生延長(zhǎng)，甚至還會(huì)發(fā)生近氣路不能關(guān)閉的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生制動(dòng)不緩解[2]。

2.2 中繼閥的輸出輸入壓差出現(xiàn)問(wèn)題

在中繼閥進(jìn)行工作時(shí)，預(yù)控的壓力進(jìn)入膜板的下腔室，從而推動(dòng)活塞向上發(fā)生位移。而活塞向上推動(dòng)閥桿，進(jìn)而切斷大氣與輸出的通行管道。然后打開輸入到輸出的通道，從輸入口向輸出口充氣。而當(dāng)輸出壓力到達(dá)一定的標(biāo)準(zhǔn)值后，閥桿推動(dòng)活塞向下產(chǎn)生位移，并切斷輸入與輸出口、輸出與大氣的通道，讓各零部件處于平衡。如果預(yù)控的壓力再次升高，則活塞繼續(xù)向上移動(dòng)，并重復(fù)之前的工作程序。而中繼閥在不同的預(yù)控壓力下會(huì)出現(xiàn)不同的誤差。其主要原因在于膜板回彈力、活塞倆側(cè)的受力面積、密封壓力、摩擦壓力而影響[3]。而其中的密封圈老化也是造成中繼閥泄露的主要原因之一，因?yàn)槊芊馊Φ南鹉z件在使用過(guò)程中，超過(guò)它本身的使用壽命，所以逐漸老化，進(jìn)而產(chǎn)生不可逆的傷害。具體表現(xiàn)形式為閥口套處密封與移動(dòng)閥芯不嚴(yán)，從而讓排氣閥前的容積室與副風(fēng)缸聯(lián)通，最后也與副風(fēng)缸到制動(dòng)缸，以及副風(fēng)缸到排氣口的氣路產(chǎn)生通聯(lián)，造成輸出的壓力大于輸入的預(yù)控制力。

3? 強(qiáng)化中繼閥可靠性的策略

3.1 中繼閥的零部件更換及耐受力測(cè)試

從中繼閥發(fā)生故障的原因來(lái)看，主要是因?yàn)榱悴考a(chǎn)生的問(wèn)題為主導(dǎo)因素。所以相關(guān)的鐵路部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)中繼閥部件的零件進(jìn)行定期更換。并對(duì)管轄區(qū)域內(nèi)的中繼閥部件進(jìn)行突擊檢查，以防止沒(méi)有定期更換中繼閥的零部件。并且應(yīng)當(dāng)及時(shí)了解使用的活塞、膜板、密封圈等零件的使用壽命做一個(gè)詳細(xì)調(diào)查，并根據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù)，分析零部件的使用壽命合理區(qū)間，并實(shí)地檢查中繼閥的零部件是否達(dá)到了廠家所說(shuō)的標(biāo)準(zhǔn)。如果沒(méi)有達(dá)到零件使用年限標(biāo)準(zhǔn)的，但零部件已經(jīng)發(fā)生老化的。必須立刻劃出施工區(qū)域，暫停該列車的運(yùn)行，對(duì)零部件進(jìn)行更換，保留相關(guān)證據(jù)。這樣既能保證好相關(guān)部門的利益，也可以保障好旅客的生命、財(cái)產(chǎn)安全。相關(guān)的零部件管理部門也可以建立一個(gè)備用零件庫(kù)，以此來(lái)保證需要更換零部件的時(shí)候能夠快速更換，不耽誤列車的正常運(yùn)行。如果有必要進(jìn)行中繼閥的零部件更換，必須先要對(duì)市面上的中繼閥進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)采集。并且以制動(dòng)次數(shù)為時(shí)間變量，結(jié)合中繼閥的運(yùn)行特征、對(duì)其密封性能、總風(fēng)遮斷閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)等進(jìn)行測(cè)試[1]。通過(guò)生產(chǎn)廠家的總體實(shí)力、中繼閥的實(shí)體數(shù)據(jù)等方面進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。而從中繼閥的耐受力角度考慮，不僅可以減少零部件的更換頻率，也可以減少安全隱患的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，還可以保護(hù)人民的財(cái)產(chǎn)生命安全。

3.2 減小中繼閥的壓差方法

3.2.1 優(yōu)化膜板膠料

為了減少膜板的回彈力度，在膜板的設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該采用硬度比較低的膠料。即便其剛性降低，進(jìn)而減弱了膜板變形后的回彈力度。根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)顯示，合理降低膜板膠料的硬度，的確可以幫助中繼閥的壓差變小。而這里需要注意的是，膜板膠料的硬度降低可能導(dǎo)致原有的性能指標(biāo)變低，比如：高低溫性能、密封性能以及疲勞性能等，所以必須要綜合整體研究采取適合的方法。

3.2.2 減小中繼閥內(nèi)部摩擦阻力

當(dāng)網(wǎng)腔壁與活塞通過(guò)間隙配合進(jìn)行導(dǎo)向時(shí)，可以進(jìn)行多種不同的配合尺寸實(shí)驗(yàn)。選取可以減弱中繼閥的壓差配合尺寸，進(jìn)而就能夠降低摩擦阻力。或者也可以采用摩擦阻力小的導(dǎo)向方法，如K形圈等。

3.2.3 優(yōu)化活塞結(jié)構(gòu)

如果輸出壓力與預(yù)控壓力，在中繼閥活塞倆側(cè)的作用面積存在差異;就會(huì)對(duì)中繼閥的穩(wěn)定性造成影響，并且它還是導(dǎo)致中繼閥壓力不穩(wěn)定的主要因素。所以在不同條件下的預(yù)控壓力下，中繼閥的壓力差不可能存在穩(wěn)定值。

3.3 強(qiáng)化零部件管理制度

建立完善的零部件管理制度，做好定期檢查等工作，可以保障軌道交通不會(huì)因?yàn)橹欣^閥的問(wèn)題而停止運(yùn)營(yíng)。而且可以為零部件的管理制度設(shè)立獎(jiǎng)勵(lì)懲罰機(jī)制，以此來(lái)促進(jìn)零部件的穩(wěn)定更新，因?yàn)橹欣^閥的零部件有一個(gè)特點(diǎn)，屬性消耗品。所以必須得要及時(shí)、穩(wěn)定的更新，這樣才能可以保障中繼閥的可靠性。懲罰機(jī)制在我國(guó)使用的是最為廣泛的，也是被我國(guó)主流的意識(shí)形態(tài)所接受的。從心理學(xué)角度來(lái)看，懲罰機(jī)制意味著罰款、人事變動(dòng)等，人們往往非常厭惡的。因此在懲罰機(jī)制當(dāng)中可以設(shè)置合理的處罰條例，對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)的漏洞進(jìn)行嚴(yán)肅的處理，從而保證零部件更新的效率，使其符合研究決定的零部件更換標(biāo)準(zhǔn)。而獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制在我國(guó)應(yīng)用的實(shí)例不太多，也不是特別的明顯，因?yàn)楠?jiǎng)勵(lì)機(jī)制在普遍的意識(shí)形態(tài)中人們默認(rèn)是沒(méi)有的。但通常情況下，因?yàn)槿藗兺容^喜歡夸贊、表?yè)P(yáng)。并且獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制如果能夠進(jìn)行合理運(yùn)用，就會(huì)激發(fā)工作熱情，所以在零部件的管理制度上同樣也可以設(shè)置獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，以此來(lái)激發(fā)人們對(duì)零部件的定期更換工作的熱情、效率的提高，保障零部件更換的有序進(jìn)行。

3.4 加強(qiáng)對(duì)空氣系統(tǒng)的維護(hù)以及常用制動(dòng)裝置的安裝質(zhì)量

充分利用空氣干燥劑，作用不良時(shí)不能出庫(kù)。而空氣干燥劑可以消除壓縮空氣中的水、油、污物，從而提高壓縮空氣的質(zhì)量。必須要經(jīng)常打開排水塞門，才能及時(shí)排除積水，防止積水大面積堆積。在有壓力空氣時(shí)要打開水油分離器的排污塞門，以此排除機(jī)械雜質(zhì)。常用的制動(dòng)裝置必須要先清洗管口的毛刺，在焊管時(shí)管子按施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，等到焊接完畢時(shí)，紫銅管必須進(jìn)行退火處理。在布管時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)接頭部位進(jìn)行包扎，防止異物進(jìn)入管內(nèi)。

4? 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)中繼閥的結(jié)構(gòu)、工作原理、與軌道交通的關(guān)系以及所引發(fā)的問(wèn)題進(jìn)行分析，對(duì)中繼閥的故障進(jìn)行探討，著重討論了關(guān)于強(qiáng)化中繼閥的可靠性策略。想要提高中繼閥的可靠性，就必須要做好零部件的定期更換管理工作，還必須定期檢查中繼閥整體的結(jié)構(gòu)是否遭到破壞。

參考文獻(xiàn)：

[1]王學(xué)影，陳勇飛，胡曉峰，等.中繼閥性能檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)測(cè)試，2018（005）：37-42.

[2]吳萌嶺，陶再坤，田春，等.中繼閥泄漏引起常用制動(dòng)不緩解故障特征分析[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2013（08）：186-193.

[3]郭宗斌，魏燦剛，紀(jì)鉛磊.城市軌道車輛用中繼閥輸入與輸出壓差研究[J].鐵道車輛，2017（11）：15-18.