列車發(fā)生緊急制動的原因與分析

陳純北

（烏魯木齊鐵路局 烏魯木齊機務段，新疆哈密839001）

機車牽引運行中，列車突然發(fā)生緊急制動作用，通常由3類故障情況構(gòu)成。（1）屬機車制動機故障，即自動制動閥（簡稱自閥）與分配閥故障而引起；（2）車輛制動機故障或制動管（或稱列車管）破裂與列車分離導致的制動軟管斷開；（3）實施機車制動機操作過程中所發(fā)生的。引起該類制動機故障的發(fā)生，統(tǒng)屬機車車輛制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性故障。2010年烏魯木齊機務段所擔當蘭新線與南疆線近960 km的運輸任務中，發(fā)生此類故障共有34起之多（見表1）。

表1 2010年 烏魯木齊機務段哈密運用車間機車運行（用）中發(fā)生車輛緊急制動統(tǒng)計表

1 原因

上述故障可簡約概括為列車運行中，機車制動機實施制動減壓中發(fā)生的列車緊急制動，與車輛制動機故障（包括制動管裂損泄漏）所發(fā)生的列車緊急制動。從表1的故障情況統(tǒng)計，前者共發(fā)生17件，后者共發(fā)生16件。

該類故障按產(chǎn)生的原因可分為兩大類，即可控制性列車緊急制動故障（簡稱可控性制動故障），與非可控制性列車緊急制動故障（簡稱非可控性制動故障）。可控性制動故障是指司機在操縱機車制動機中所發(fā)生的列車緊急制動；非可控性制動故障泛指列車運行中，司機未實施制動減壓行為，車輛制動機自動發(fā)生緊急制動（包括制動管泄漏所引起的）。該兩類故障有其機車、車輛制動機結(jié)構(gòu)性的因素，也有司機操縱失當?shù)囊蛩亍，F(xiàn)將該兩類制動故障在列車運行中所發(fā)生的故障成因與表象敘述如下。

1．1 非可控性制動故障

該類故障發(fā)生有其突然性，即列車運行中，司機并未實施列車制動行為，而列車發(fā)生緊急制動。該類故障發(fā)生在3種情況下：（1）制動管（包括車輛制動支管）破損泄漏（包括列車乘務人員使用緊急制動閥）；（2）列車中車輛連接軟管大漏；（3）列車發(fā)生分離，導致的制動軟管連接處斷開。這3種故障情況的表象是司機室制動管壓力急劇下降，其表針急劇左右搖擺，當將自閥手柄移至制動區(qū)隔離時，制動管壓力立即降至零。

1．2 可控性制動故障

該類故障一般在司機實施制動減壓的進程中所發(fā)生。即在司機實施常用制動減壓中，列車發(fā)生緊急制動（俗稱“車輛起非常”）。該類故障的發(fā)生也有3種情況：（1）機車制動機故障，如自閥內(nèi)的緊急放風閥被墊住，即自閥手把移至制動區(qū)其排風不止（發(fā)生緊急制動）；（2）機車分配閥在自閥減壓量大于100 k Pa時發(fā)生緊急制動；（3）自閥實施常用減壓量的過程中，突發(fā)性地列車發(fā)生緊急制動。

2 分析

上述兩類制動故障一般均發(fā)生在機車運行（用）中，雖然該類故障發(fā)生時均有其突發(fā)性，但其故障表象是有區(qū)別的。屬非控性制動故障，一般好判斷，對可控性制動故障就不能盡然了。以下將該類故障分析如下（本文主要圍繞可控性制動故障敘述）。

2．1 非可控性制動故障

該類故障的3種情況均存在發(fā)生的突然性，它們成因的特征：列車發(fā)生緊急制動后，機車制動管壓力均不能立即降到0 k Pa，其故障表象均為制動管表針急劇左右擺動，其區(qū)別在于制動管表針急劇擺動的區(qū)域不同。以制動管定壓為500 k Pa為例，即若制動管泄漏較小時，其表針在定壓內(nèi)上點位區(qū)域擺動（400 k Pa左右）；若制動管泄漏較大時，其表針在時針9時左右擺動（200～300 k Pa擺動）；若屬列車分離后或制動管斷開，其表針在時針7時左右擺動（150 k Pa左右擺動）。因制動管在泄漏的同時，機車總風缸在不斷向制動管充風，機車風泵泵風不止，這就是制動管壓力不能立即降至0 k Pa的原由。當自閥手柄移至制動區(qū)時，總風供給被遮蔽，制動管壓力因此而立即降至0 kPa。

2．2 可控性制動故障

可控性與非可控性制動故障的區(qū)別，司機在實施制動減壓的進程中所發(fā)生，并且制動管壓力表針立即降到0 k Pa。因這時自閥手把在制動區(qū)已遮斷總風向制動管供風通路。

2．2．1 列車發(fā)生緊急制動的故障特征

該類故障發(fā)生的3種情況（1）屬機車制動機故障，也是在兩種情況下發(fā)生。其一，發(fā)生在自閥實施常用制動減壓時，突發(fā)性發(fā)生列車緊急制動，屬機車分配閥緊急部故障，多數(shù)情況下是其緊急部的縮口風堵被堵（該類故障在單機進行制動機性能試驗時就能檢查出來）。其次，自閥實施緊急制動后，自閥因放風閥被異物墊起，不能歸位呈現(xiàn)的后緊急制動；其原因為制動管內(nèi)有異物，因自閥內(nèi)的緊急（放風）閥直接通制動管。當自閥實施緊急制動時，制動管壓力空氣直接從此閥口排出，因此而提高制動管的排風（波）速度，此類異物除機車檢修遺留下的鐵屑、棉絲頭、鋰基脂黏油等，還有沙粒、管內(nèi)鐵銹等車列中車輛制動管中的異物。該類故障曾在機車乘務中遇到過多次，其區(qū)別在于前者是自閥使用常用制動中發(fā)生；后者是在自閥使用緊急制動后所發(fā)生。

（2）車輛制動機故障產(chǎn)生的緊急制動，其故障表象為列車運行中，在進行區(qū)間調(diào)速或進站停車自閥實施常用制動減壓中，列車突然發(fā)生緊急制動。其特征是后續(xù)實施制動減壓中連續(xù)發(fā)生。

（3）自閥實施制動減壓時，因司機操縱不當所誘發(fā)的列車緊急制動。該項應屬車輛制動機結(jié)構(gòu)性問題引起的制動機故障。因現(xiàn)在我國貨物列車的編組中，其車輛制動機有多種類型，如有120型，103貨車型，GK型。除個別車組（如行包車組，專列冷藏車組），其車輛制動機能統(tǒng)一型號編組外，其他均屬制動機混編型貨物列車。因制動機的型號不同，其制動波速（指列車實施常用制動或緊急制動時，制動管內(nèi)壓力降低時的傳遞速度）也有所不同。這樣，若隨著制動波速的變化將會在列車實施常用制動中，個別車輛發(fā)生緊急制動，從而導致此后的車輛發(fā)生緊急制動，而后全列車發(fā)生緊急制動。

2．2．2 貨車車輛制動機結(jié)構(gòu)影響

D港或D市73.6億元的投資能力不變時，Y港或Y市投資能力從10億元增加到70億元時，港口投資最終狀態(tài)見表2。

從貨車車輛制動機類型結(jié)構(gòu)上分析，車輛發(fā)生緊急制動源于列車制動波速，而120型制動機制動波速：常用制動為219～230 m／s［1］，緊急制動為275～283 m／s［2］；GK型制動機制動波速：緊急制動為172～182 m／s［3］；103貨車型制動機制動波速：緊急制動約為182 m／s［4］。且120型常用制動波速還要高于其他兩類制動機的緊急制動波速值。也就是說，若為制動機類型不同的混編貨物列車運行中，在實施列車常用制動時，很容易誘發(fā)后兩類制動機發(fā)生緊急制動。這種誘發(fā)的起因與司機使用制動機操縱失當有關。

2．2．3 人為因素影響

現(xiàn)代機車均實行長交路大輪乘制，機車電阻制動裝置較好，相對使用制動機調(diào)速與停車的機會相對減少，長交路運行，其線路縱斷面也不能做到熟記。因此，司機對制動機使用研究的鉆研減弱。現(xiàn)時有種最簡便的制動方法（俗稱“撂閘”），稱之謂“回風”和“偷風”。即一是自閥實施制動減壓時，采用超實際需求減壓量的方法（盲目性），在制動管排風進程中，感覺列車制動力較強時，又將自閥手柄在制動區(qū)內(nèi)回移，以減少初時施加的減壓量，來達到列車調(diào)速與停車的一種制動機操縱方法。二是自閥減壓排風未終時，司機感覺列車制動力弱時，又追加減壓；即將自閥手把在制動區(qū)向增大減壓量位移動，俗稱“放屁閘”，指實施列車制動力不強的一種俗稱。前者，指因初次減壓量過大，采取的一種降低制動減壓量的手段；后者，指初次減壓量過小，采取的一種增大制動管減壓量的手段，而易引起列車發(fā)生緊急制動故障屬前者。

2．2．4 “回風”式撂閘實施的依據(jù)

實施此種制動機操縱方法的理論依據(jù)是，ZJ－7型制動機設有階段制動區(qū)與階段緩解作用，日常機車制動機檢查試驗中也從未發(fā)生過緊急制動。同時，在機車運行中，此種撂閘方法簡捷易行，掌握方便，最容易被接受。加上實際運用中，經(jīng)常使用該類撂閘法，絕大多數(shù)情況下也未發(fā)生過大的列車行車事故（如斷鉤列車分離）。同時有關規(guī)章也無禁止對這種操縱方法的使用，所以相對使用就多起來。

2．3 危害性

可控性制動故障一般發(fā)生在機車牽引列車運行在長大下坡道或進站調(diào)速和停車時，即機車惰力運行在實施制動機減壓進程中，列車突然發(fā)生緊急制動。這樣，列車勢必要產(chǎn)生兩頭抻，機車因整體質(zhì)量（軸重）大，惰力運行中的能量也大，機車前沖。車輛因制動力（率）大而后抻，造成列車前部前沖，后部后抻，對機車車輛帶來損害。雖然，從目前機車、車輛車體結(jié)構(gòu)與車鉤的結(jié)構(gòu)強度而言，不能造成可視性損壞或列車分離，其隱形損傷是潛在的。

自閥“回風”式撂閘操縱方式所帶來的不良后果是在實施制動管減壓制動波速進程中，初始減壓量制動波進程到某點時，而發(fā)生瞬間暫且性停頓減速，然而陡然轉(zhuǎn)折加速，即制動管內(nèi)的“回風”。因此而產(chǎn)生“回風急旋”（如水渠水流在流動中，陡然關閉閘門再放開，在其下游方將會產(chǎn)生漩渦，漩渦是水流加速的標志）而加速制動波速，從而達至上述后兩類車輛緊急制動波速，導致誘發(fā)該類車輛制動機緊急制動的可能。這樣，此后的車輛乃至全列車因此制動波速加速而發(fā)生列車緊急制動，也就是通常所說“車輛起非常”。

其形成原因，機車實施制動機常用減壓時，列車車輛制動管壓力全部由機車制動機排向大氣，當一次減壓排風未完結(jié)，陡然將自閥手柄回移來減少既定減壓量（機車制動機屬自動保壓型）。這時，列車管內(nèi)空氣壓力由減壓中的失衡到恢復瞬間某種程度的平衡而“回風”，產(chǎn)生“回填”的物理現(xiàn)象，稱“回風”。不是所有的回風操縱均能引起車輛發(fā)生緊急制動。當制動管的制動波速與誘發(fā)車輛制動機的類型和回風時所產(chǎn)生的“回風急旋”制動波速，三者缺一不可。這就是帶有普遍性使用此種操縱方法，而僅在少數(shù)情況下發(fā)生“車輛起非常”的成因。

2．3．2 管理方面的缺陷

鐵路運輸中的機車運用管理，現(xiàn)時注重點為機車運用結(jié)果，并不在意運用過程中所發(fā)生的事。其原因是當每件機車運用故障發(fā)生后，只要不造成嚴重后果，基本是無人問津的，所謂“行車安全”是以不造成行車事故為原則。其次是機車運用管理者，忽視了對機車車輛性能以及機車操縱的技術性了解，包括最基層的管理者，缺乏應有的專業(yè)性技術技能指導，因此而導致司機在機車操縱中的盲從性普遍存在。再者，相關規(guī)章規(guī)定：當列車在運行中發(fā)生緊急制動造成途停，其責任的劃分，列車到達終到站，經(jīng)試驗，因車輛制動機故障發(fā)生緊急制動，定責車輛部門，若未發(fā)生緊急制動定責其他。因此，對于該類操縱方法所引起列車緊急制動也無約束力而言。而且該類故障原因從監(jiān)控裝置記錄中是查不出來的，因監(jiān)控裝置對于此類瞬間內(nèi)所發(fā)生的故障只記錄結(jié)果，不記錄過程。即監(jiān)控裝置記錄是以秒為單位記錄，而車輛制動波速（包括車輛緊急制動）是以0．1 s秒為單位（如GK型車輛制動機，其緊急制動波速約為0．3 s［5］）。

2．3．3 車列車輛結(jié)構(gòu)性故障

列車在緊急制動下車輛間的斷鉤處取決于車輛間的制動力與制動率的不同。因此造成列車制動運行中的“前沖后抻”，其作用力主要為蓄積在車輛車鉤緩沖系統(tǒng)間制動蓄能量的爆發(fā)（注：車鉤緩沖器對此類能量無能力實施完全消除）。因車輛車鉤緩沖系統(tǒng)間有相當量的壓縮間隙，現(xiàn)時一般貨車每輛車間的可壓縮間隙大約為210～250 mm不等（一端車鉤緩沖器行程約為80～100 mm［6］，彈簧箱從板間隙為5～10 mm，兩車鉤連接間隙約為40 mm）。即每輛車輛對多輛車，或多輛車對多輛車輛，加之列車編組的不同，車輛制動機型號不同，空重混編列車中空重車輛排序不同，將導致車列中車輛各自有組合，造成車列內(nèi)某段制動率與制動力的合力不同，而產(chǎn)生的沖涌與抻力也就不同。因此，導致列車斷鉤與非斷鉤的條件也不同。如上所述，機車運用部門現(xiàn)時僅注重結(jié)果，并未太多關注其過程，而該類操縱失當引起的列車緊急制動，對于牽引4 000 t左右的列車發(fā)生車輛斷鉤分離事故是微忽其微的。就列車運行而言，根據(jù)經(jīng)驗，斷鉤一般發(fā)生在列車緊急制動時35～55 km／h這段速度域值內(nèi)，其根據(jù)是車輛間斷鉤是瞬間動能蓄量的沖量爆發(fā)時所發(fā)生的，當高于上限值域時，其列車惰（慣性）力抵消了部分緊急制動帶來的沖（抻）量直至緩和停車；在低速值域時，當緊急制動發(fā)生時，列車在短距離內(nèi)就停車了，其在車輛中聚集在車鉤緩沖系統(tǒng)內(nèi)的能量得不到發(fā)揮，因此也無斷鉤能量而言。

除此之外，該種機車制動機“回風”式操縱還能造成列車中車輛與車輛，車輛與機車間的“前沖后抻中間拱”的列車擁沖。若為牽引空車在前重車在后的空重混編列車，在長大下坡道運行時，將有導致車輛竄（脫）鉤列車分離的危險事件發(fā)生［4］。

3 防止措施

如上所述，該類機車車輛制動機故障一般在列車運行中發(fā)生。當列車發(fā)生緊急制動作用，因發(fā)生故障的情況不同，處理的方法也不相同。

3．1 非可控性制動故障處理措施

對非可控性列車緊急制動作為預防與處理措施，目前機車運用中較為成熟，有關規(guī)章均有相關規(guī)定。如《機車操作規(guī)程》第26條規(guī)定，當發(fā)生該類故障時，應立即遮蔽總風缸向制動管充風，并同時對機車進行卸載，盡快縮短停車距離，使列車立即停車。停車后，按規(guī)章相關規(guī)定進行相應的善后處理，避免次生故障（或行車事故）的發(fā)生。

3．2 可控性制動故障的預防

對可控性制動故障有兩種情況，即車輛制動機故障與司機操縱中的誘發(fā)而產(chǎn)生的列車緊急制動。對于前者通過試驗的方法可以查找出故障的車輛；后一種情況，用試驗的方法查找就較為困難，因在列車靜止停在線路上進行制動機試驗時，司機制動減壓均為一定值，無“回風”操縱的必要。因此，誘發(fā)車輛制動機產(chǎn)生緊急制動也就微忽其微了。一般在機車運行中發(fā)生此類故障，當列車運行到有列檢所作業(yè)的站場，再進行試驗時，此類故障就消失了，其故障成因與定責也無從查找與確定。因此對于防止該類故障的發(fā)生，除應提高司機相應的操縱技術技能外，也應加強相關的職業(yè)道德教育，來完善設備監(jiān)督上的不足。自2010年年初以來，筆者就該類故障產(chǎn)生的原因，與司機操縱制動機失當?shù)姆乐勾胧鸵鹆熊嚠a(chǎn)生緊急制動的關系及其危害性進行過多次日常專題培訓講解。在此之前，2010上半年單月最高發(fā)生4例，自下半年后，該類故障在機車運用中消失（見圖1），說明日常教育與解讀故障正確的重要性。

圖1 2010年實施常用制動減壓發(fā)生緊急制動降序圖

4 結(jié)束語

筆者經(jīng)本文將此類機車運用操縱故障揭示出來，希望同仁們對其有所認識，避免其發(fā)生。同時也示明，鐵路運輸安全憑設備維系是遠遠不足的，特別是移動運用性設備在某種程度上只能起監(jiān)督記錄作用，離防范的要求還有相當?shù)木嚯x。目前，在機車運用性能不完善的情況下，運用技術創(chuàng)新與設備創(chuàng)新同等重要。在鐵路運輸安全這幢大廈中，運用技術永遠是這幢大廈中的盤石。因此，對于可控性制動故障，列車運行與進站調(diào)速或進站停車前實施制動減壓，應嚴格按制動機的性能規(guī)范操縱，杜絕“回風”式等不良的操縱方法。同時，制動機減壓量的大小是根據(jù)列車編組、牽引噸數(shù)、計長、運行速度、線路縱斷面等因素決定的，杜絕盲從與憑臆測確定制動機的減壓量，這些面臨著機車司機操縱技術技能水準的提升，從而保障列車運行中的安全。

［1］于仲江，等．JZ－7型空氣制動機［M］．北京：中國鐵道出版社，2003．

［2］張振鵬，等．列車制動計算［M］．北京：中國鐵道出版社，1984．

［3］嚴雋耄主編．車輛工程（第二版）［M］．北京：中國鐵道出版社，2005．

［4］陳純北．一起特殊的車鉤竄出列車分離事故［J］．鐵道機車車輛，2009，29（1）：50－52，71．