大秦線配屬貨車修程修制改革安全性分析探討

解喜文，郝崇杰，陳志平

(1.大秦鐵路股份有限公司 湖東車輛段，山西 大同 037300；2.中國(guó)鐵路太原局集團(tuán)有限公司 車輛部，山西 太原 030013)

本次大秦線配屬重載車輛修程修制改革堅(jiān)持安全第一原則，通過(guò)對(duì)車輛檢修周期延長(zhǎng)后可能影響安全的關(guān)鍵系統(tǒng)和部件進(jìn)行安全性分析，積極穩(wěn)妥地推進(jìn)修程修制改革。

1 故障統(tǒng)計(jì)情況

1.1 C80B(H、F)型專用貨車

從故障統(tǒng)計(jì)看，大秦線配屬C80B(H、F)型專用貨車廠修、段修后運(yùn)行至第17—18個(gè)月(約30～33萬(wàn)km)時(shí)，故障率呈明顯上升趨勢(shì)，如圖1所示。

圖1 C80B(H、F)型專用貨車整車故障率隨時(shí)間變化圖

從安全風(fēng)險(xiǎn)看，段修周期延長(zhǎng)后可能會(huì)造成車輪踏面故障增多，影響車輛運(yùn)行品質(zhì)，車鉤緩沖裝置、制動(dòng)裝置和車體故障數(shù)量增加，增加了臨修工作量，影響運(yùn)輸秩序。

1.2 C80E(H、F)型專用貨車

從故障統(tǒng)計(jì)看，2016年段修后的C80E(H、F)型專用貨車臨修故障僅發(fā)生49件，故障率極低，僅為車輛保有數(shù)的0.98%，且與運(yùn)行時(shí)間無(wú)明顯變化規(guī)律，對(duì)行車安全影響較小。

2 故障及安全風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 車輪

2.1.1 C80B(H、F)型專用貨車車輪故障分析

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，車輪故障類型主要包括踏面、輪緣、輪輞故障[1]，踏面故障占比最高，達(dá)到了96%以上，輪緣、輪輞故障占比非常低。經(jīng)分析可知，車輛運(yùn)行到第17—18個(gè)月(約30～33萬(wàn)km)時(shí)，踏面故障率呈明顯上升趨勢(shì)，如圖2所示。

圖2 C80B(H、F)型專用貨車車輪踏面故障率隨時(shí)間變化圖

對(duì)630輛運(yùn)行約27萬(wàn)km的C80B(H、F)型專用貨車裝用的5 040片車輪(舊材質(zhì)車輪3 428片，新材質(zhì)車輪1 612片)踏面磨耗情況進(jìn)行調(diào)研，車輪踏面磨耗量分布如表1所示，新舊材質(zhì)車輪磨耗量對(duì)比如圖3所示。

表1 車輪踏面磨耗量分布

圖3 C80B(H、F)型專用貨車新舊材質(zhì)車輪磨耗量對(duì)比圖

從圖3可以看出，運(yùn)行時(shí)間相同時(shí)，60%以上的新材質(zhì)車輪磨耗量集中在3 mm以內(nèi)，車輪磨耗得到明顯改善。根據(jù)車輪踏面磨耗速率計(jì)算，運(yùn)行27萬(wàn)km時(shí)踏面磨耗量超過(guò)4.8 mm的車輪運(yùn)行至45萬(wàn)km時(shí)，踏面磨耗量將超過(guò)8 mm。

2.1.2 C80E(H、F)型專用貨車車輪故障分析

從2016年段修后的C80E(H、F)型專用貨車1個(gè)段修期的運(yùn)行故障統(tǒng)計(jì)，未發(fā)生車輪故障，因此延長(zhǎng)走行里程后安全風(fēng)險(xiǎn)較低。

2.1.3 車輪安全風(fēng)險(xiǎn)分析

段修周期延長(zhǎng)后會(huì)出現(xiàn)車輪踏面故障增加的情況，影響車輛運(yùn)行品質(zhì)，造成臨修輪對(duì)更換量增加。車輪踏面擦傷故障雖然隨運(yùn)用時(shí)間延長(zhǎng)而增加，但通過(guò)TPDS在線監(jiān)測(cè)，故障狀態(tài)可控，具有防范安全風(fēng)險(xiǎn)的有效手段[2]。車輪踏面圓周磨耗超限后表征明顯，通過(guò)明確檢查要求，在列檢作業(yè)時(shí)有針對(duì)性地加強(qiáng)檢查，同時(shí)結(jié)合二級(jí)整備(專項(xiàng)修)進(jìn)行扣修更換，可消除故障隱患，滿足貨車運(yùn)用安全要求。

2.2 軸承

2.2.1 C80B(H、F)型專用貨車軸承故障分析

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，軸承故障主要是熱軸、軸承破損、軸承甩油及密封失效等，軸承故障率總體水平較低。由于車輛在1個(gè)段修期內(nèi)裝用的軸承不完全為本次段修時(shí)壓裝，壓裝時(shí)間與段修時(shí)間不完全同步，因此在1個(gè)段修周期內(nèi)軸承故障率基本保持穩(wěn)定，不隨運(yùn)行時(shí)間增加而呈明顯增加趨勢(shì)，且軸承本身的質(zhì)量缺陷比例較低。

2.2.2 C80E(H、F)型專用貨車軸承故障分析

經(jīng)對(duì)2018年2 976輛段修C80E(H、F)型敞車軸承故障分析，軸承因故障退卸130套，退卸率為0.6%。軸承故障主要為TADS預(yù)報(bào)、異音卡滯、密封失效3種。

2.2.3 軸承安全風(fēng)險(xiǎn)分析

從故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，軸承故障率保持穩(wěn)定，基本不隨運(yùn)行時(shí)間的增加而明顯增加。軸承故障在運(yùn)行中可利用TADS、THDS等安全監(jiān)控系統(tǒng)有效防范，延長(zhǎng)走行里程后軸承的運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)較低，但是存在軸承超壽命期運(yùn)行的情況。同時(shí)由于軸承故障數(shù)量增加，可能會(huì)造成THDS軸溫報(bào)警和攔停甩車數(shù)量增加，對(duì)運(yùn)輸秩序造成一定影響。

2.3 轉(zhuǎn)向架(不含輪軸)

2.3.1 C80B(H、F)型專用貨車轉(zhuǎn)向架故障分析

對(duì)2017年1—5月段修后車輛在1個(gè)定檢周期內(nèi)的轉(zhuǎn)向架臨修故障趨勢(shì)進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，除輪軸故障外，轉(zhuǎn)向架其余故障類型主要包括側(cè)架附屬件故障(故障占比為82.30%)、彈簧故障(故障占比為0.88%)、旁承故障(故障占比為15.93%)和交叉支撐裝置故障(故障占比為0.88%)等，但整體故障率較低。經(jīng)對(duì)非整體芯鑄造的搖枕、側(cè)架探傷檢查發(fā)現(xiàn)，搖枕裂紋故障率達(dá)到43.57%，側(cè)架裂紋故障率達(dá)到63.06%。

2.3.2 C80E(H、F)型專用貨車轉(zhuǎn)向架故障分析

對(duì)2016年C80E(H、F)型專用貨車首次段修至第2次段修前發(fā)生的運(yùn)用故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)顯示，轉(zhuǎn)向架部分未發(fā)生故障，因此延長(zhǎng)走行里程后安全風(fēng)險(xiǎn)較低。

2.3.3 轉(zhuǎn)向架安全風(fēng)險(xiǎn)分析

轉(zhuǎn)向架部分可能影響安全的故障模式主要是C80B(H、F)型專用貨車非整體芯鑄造的搖枕及側(cè)架裂紋導(dǎo)致車輛脫軌，可適當(dāng)調(diào)整其使用壽命，保證運(yùn)用安全；側(cè)架附屬件的主要故障為滑槽磨耗板裂損、丟失，可在廠修、段修時(shí)加強(qiáng)檢查、更換[3-4]。

2.4 車鉤緩沖裝置

2.4.1 C80B(H、F)型專用貨車車鉤緩沖裝置故障分析

故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，車輛運(yùn)用過(guò)程中車鉤緩沖裝置故障主要是尼龍磨耗板故障、鉤體故障、鉤舌故障，故障占比分別為85.60%、7.51%、6.89%。從故障發(fā)生率看，廠修、段修后運(yùn)行至第17—18個(gè)月(約30～33萬(wàn)km)時(shí)，車鉤緩沖裝置故障率呈明顯上升趨勢(shì)(圖4)。其中，鉤舌裂紋、車鉤裂紋、牽引桿磨耗超限、鉤尾框裂紋、緩沖器配件破損及尼龍磨耗板故障等故障發(fā)生率隨運(yùn)行時(shí)間的增加而明顯增多。

圖4 C80B(H、F)型專用貨車車鉤緩沖裝置故障率隨時(shí)間變化圖

2.4.2 C80E(H、F)型專用貨車車鉤緩沖裝置故障分析

故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，車輛運(yùn)用過(guò)程中車鉤緩沖裝置故障主要是鉤緩附屬件故障，故障占比為66.67%，但故障率較低，且故障率變化與運(yùn)行時(shí)間沒有明顯規(guī)律。

2.4.3 車鉤緩沖裝置安全風(fēng)險(xiǎn)分析

鉤緩部分可能影響安全的故障模式是鉤舌斷裂、車鉤裂損、緩沖器失效，導(dǎo)致列車分離、列車縱向沖擊增大造成脫軌。自大秦線開通運(yùn)行以來(lái)，未發(fā)生過(guò)因車鉤裂損造成的列車分離事故。按照既有修程規(guī)定，大秦線配屬車輛運(yùn)行40萬(wàn)km(2年)，距修程修制改革后的45萬(wàn)km(2年3個(gè)月)僅差5萬(wàn)km(3個(gè)月)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)的鉤舌全部為探傷裂紋，延長(zhǎng)檢修周期后繼續(xù)使用將不會(huì)產(chǎn)生太大風(fēng)險(xiǎn)，即便斷裂也僅造成列車分離，不會(huì)導(dǎo)致車輛脫軌、顛覆等事故。因此，鉤緩故障引起的安全風(fēng)險(xiǎn)較低且可控。

2.5 制動(dòng)裝置

2.5.1 C80B(H、F)型專用貨車制動(dòng)裝置故障分析

臨修故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，車輛運(yùn)用過(guò)程中空氣制動(dòng)故障主要是制動(dòng)閥故障和制動(dòng)管系故障，故障占比分別為79.27%、19.51%。從故障發(fā)生率看，故障率隨運(yùn)行時(shí)間變化的規(guī)律不明顯，但走行里程延長(zhǎng)后，故障比例可能上升。

在檢修過(guò)程中調(diào)研發(fā)現(xiàn)，2018年制動(dòng)閥主要故障為閥體漏泄、竄風(fēng)故障，共計(jì)5 548件，占檢修數(shù)量的28.24%。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，制動(dòng)閥閥體故障隨使用年限的增加而大幅增加。制動(dòng)管系漏泄故障37件，均為低溫狀態(tài)下制動(dòng)管系橡膠密封件性能下降造成?；A(chǔ)制動(dòng)裝置故障主要是閘調(diào)器故障。2018年C80B(H、F)型專用貨車發(fā)生閘調(diào)器作用失效故障19件，主要故障形式為閘調(diào)器后蓋脫出、閘調(diào)器作用失效。

2.5.2 C80E(H、F)型專用貨車制動(dòng)裝置故障分析

統(tǒng)計(jì)2016年C80E(H、F)型專用貨車段修后1個(gè)定檢周期內(nèi)發(fā)生的臨修故障，基礎(chǔ)制動(dòng)裝置未發(fā)生臨修故障，空氣制動(dòng)故障發(fā)生2件，其中制動(dòng)閥故障、塞門漏泄故障各1件，且均發(fā)生在車輛運(yùn)行至第18—19個(gè)月。

2.5.3 制動(dòng)裝置安全風(fēng)險(xiǎn)分析

空氣制動(dòng)裝置的制動(dòng)閥故障和制動(dòng)管系故障可能造成車輛抱閘、緊急停車或需要甩車臨修。目前120(120-1)型制動(dòng)閥運(yùn)行最長(zhǎng)時(shí)間為2年，定期檢修時(shí)滑閥密封面普遍無(wú)潤(rùn)滑油，且大部分密封面存在不同程度的劃傷[5]。檢修周期延長(zhǎng)后，有可能出現(xiàn)故障率明顯上升的趨勢(shì)，存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。延長(zhǎng)檢修周期后，可利用THDS監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)報(bào)疑似抱閘故障，提前對(duì)車輛抱閘故障進(jìn)行預(yù)判和處置。個(gè)別車輛不制動(dòng)與制動(dòng)關(guān)門車類似，對(duì)行車安全影響較小。同時(shí)加強(qiáng)列檢及整備作業(yè)時(shí)試風(fēng)作業(yè)，對(duì)性能不穩(wěn)定的空氣制動(dòng)故障及時(shí)進(jìn)行預(yù)判和處置。閘調(diào)器作用失效故障可在列檢時(shí)進(jìn)行更換處置，以滿足貨車運(yùn)行安全。

2.6 車體

2.6.1 C80B(H、F)型專用貨車車體故障分析

通過(guò)對(duì)車體部分臨修故障趨勢(shì)分析，廠修、段修后運(yùn)行至第17—18個(gè)月(約30～33萬(wàn)km)時(shí)，車體故障率呈明顯上升趨勢(shì)(圖5)，主要故障類型為撐桿故障。2018年廠修、段修時(shí)，C80B(H、F)型專用貨車更換撐桿28 469根，輛均1.7根，運(yùn)用(整備)作業(yè)中共發(fā)現(xiàn)撐桿折斷、丟失扣修519輛，占該車保有量的1.68%。

圖5 C80B(H、F)型專用貨車車體故障率隨時(shí)間變化圖

檢修中發(fā)現(xiàn)的主要故障為車門搭扣故障、上心盤座裂紋。2019年以來(lái)，在C80B(H、F)型專用貨車檢修過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，車門搭扣螺栓、搭扣座鉚釘腐蝕失效故障日益凸顯，尤其是鉚釘套環(huán)失效故障嚴(yán)重，發(fā)現(xiàn)鉚釘套環(huán)失效455件，而且隨著運(yùn)行時(shí)間的增加故障比例將會(huì)逐步上升。

2.6.2 C80E(H、F)型專用貨車車體故障分析

通過(guò)對(duì)車體部分臨修故障趨勢(shì)分析發(fā)現(xiàn)，段修后1個(gè)定檢周期內(nèi)發(fā)生的臨修故障整體故障率較低，且故障率變化與運(yùn)行時(shí)間沒有明顯規(guī)律。

2.6.3 車體安全風(fēng)險(xiǎn)分析

對(duì)于C80B(H、F)型專用貨車，車體部分可能影響安全的故障模式是撐桿折斷、車門搭扣脫落，導(dǎo)致車體外脹侵限、車門開放。C80E(H、F)型專用貨車車體部分故障不明顯。

3 建議措施

根據(jù)上述故障分析，延長(zhǎng)走行里程檢修后存在車輪踏面、鉤緩、制動(dòng)等故障增多的安全風(fēng)險(xiǎn)。為保障車輛安全運(yùn)用，提出對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制建議措施如下。

3.1 開展二級(jí)整備(專項(xiàng)修)，提升車輛運(yùn)行品質(zhì)

C80B(H、F)型專用貨車運(yùn)行至27～33萬(wàn)km時(shí)，開展一次二級(jí)整備(專項(xiàng)修)作業(yè)，結(jié)合輪對(duì)磨耗規(guī)律制定輪對(duì)磨耗更換限度，對(duì)不能運(yùn)行至下次定檢的輪對(duì)進(jìn)行集中更換，同時(shí)對(duì)車內(nèi)撐桿、車門搭扣、鉤緩裝置、制動(dòng)裝置等其他部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查、處置，降低檢修周期延長(zhǎng)后車輛運(yùn)用安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 開展課題研究，完善相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)

開展延長(zhǎng)軸承壽命周期、研究摸索輪對(duì)磨耗規(guī)律、制動(dòng)性能“冷熱輪”預(yù)報(bào)評(píng)判等技術(shù)攻關(guān)，適當(dāng)調(diào)整及完善相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)大秦線配屬貨車修程修制改革。

3.3 開展質(zhì)量攻關(guān)，提升配件質(zhì)量

針對(duì)鉤舌、鉤緩裝置尼龍磨耗板、制動(dòng)閥、撐桿、制動(dòng)管系橡膠密封件等易發(fā)生故障的配件，開展質(zhì)量攻關(guān)，研制與大秦線配屬貨車修程修制改革匹配性更強(qiáng)的新型配件。

3.4 擴(kuò)大新技術(shù)應(yīng)用，解決慣性故障

充分發(fā)揮新技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將既有制動(dòng)閥改造為主動(dòng)潤(rùn)滑制動(dòng)閥，加大主動(dòng)潤(rùn)滑制動(dòng)閥、燒結(jié)式濾塵器、石墨烯橡膠夾布膜板等新技術(shù)產(chǎn)品的裝車使用，提高制動(dòng)系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性，降低運(yùn)用故障率，延長(zhǎng)制動(dòng)閥檢修周期。

3.5 積極開展試驗(yàn)驗(yàn)證，保證修程修制改革穩(wěn)步推進(jìn)

根據(jù)修程修制改革目標(biāo)，制定完善列車試驗(yàn)大綱，定期對(duì)試驗(yàn)車輛狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、評(píng)估，確保修程修制改革穩(wěn)步推進(jìn)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)上述關(guān)鍵部件的安全性分析可以看出，運(yùn)用中采用的各種安全監(jiān)控裝置和手段可對(duì)早期故障進(jìn)行預(yù)警，防止了故障的進(jìn)一步惡化，起到了安全屏障的作用。首先，大秦線安裝有5T及AEI設(shè)備共計(jì)110套，這些安全監(jiān)控設(shè)備在日常運(yùn)用檢修中發(fā)揮了重要作用，防止了一批典型故障和事故的發(fā)生，為貨車運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控提供了有力的技術(shù)手段，進(jìn)一步強(qiáng)化了貨車運(yùn)行安全控制保障能力。其次，C80B(H、F)型專用貨車結(jié)合二級(jí)整備(專項(xiàng)修)可對(duì)延長(zhǎng)走行里程后影響運(yùn)行安全的故障進(jìn)行處置；C80E(H、F)型專用貨車在既有修程定檢周期內(nèi)臨修故障率極低。經(jīng)分析表明，適當(dāng)延長(zhǎng)走行里程后，臨修故障率也不會(huì)出現(xiàn)大幅增加，行車安全風(fēng)險(xiǎn)較低。因此，可以得出，C80B(H、F)、C80E(H、F)型專用貨車修程修制改革安全性可控。