南京地鐵車輛空氣彈簧的常見問題及處理措施

李啟俊

摘 要：文章結合南京地鐵車輛空氣彈簧在運用和檢修過程中常見的一些實際故障，對故障現象、故障原因和解決方案等方面進行詳細闡述，以便徹底處理空氣彈簧故障，確保列車運行安全。

關鍵詞：地鐵車輛；空氣彈簧；常見問題；處理措施

中圖分類號：U279.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）17-0083-02

南京地鐵車輛空氣彈簧主要由金屬部件和橡膠部件組成，安裝于轉向架構架和車體之間，傳遞垂向力和橫向力。在運行時，空氣彈簧利用內部的壓力空氣承受垂向載荷，利用膠囊和橡膠堆的柔性承受各個方向的變形。正常情況下，空氣彈簧的金屬部件一般不會發生質量問題。空氣彈簧的性能主要取決于膠囊和橡膠堆，由于橡膠材料本身特性以及使用環境和運用工況的相互影響，即便在正常的使用狀態下，在使用壽命內也會出現龜裂、開膠、磨損等問題。在這些問題中，有些屬于正常現象，可以繼續使用；但也有部分缺陷會影響性能，甚至可能導致列車發生安全事故，必須及時進行更換處置。

1 空氣彈簧常見問題及處理措施

1.1 空氣彈簧漏氣

在運用過程中，由于氣候條件、線路狀況（尤其是小半徑曲線）以及空氣彈簧本身質量等綜合因素影響，空氣彈簧可能出現漏氣現象。原因分析：空氣彈簧漏氣主要發生在上蓋與膠囊之間。在列車運用6～8 a后橡膠材料性能逐漸老化，上蓋和膠囊密封部位的橡膠也會發生壓縮永久變形，在突然承受較大的橫向沖擊時，上蓋與膠囊密封部會出現配合錯位而發生漏氣現象。特別在冬季氣溫降低時，橡膠材料性能進一步變差，更容易出現漏氣故障。處理方式：參照南京地鐵相關技術要求，在車輛運用中若空氣彈簧出現輕微漏氣，整車做氣密性試驗5 min內主風管降壓量未超過0.15 bar，可繼續使用。若超過泄漏量，則進行更換空氣彈簧維修。

1.2 膠囊常見缺陷及處理方式

空氣彈簧膠囊由簾線層、內外橡膠層和成型鋼絲圈硫化而成，如圖1所示。空氣彈簧承受的載荷主要由簾線承受，因此簾線的參數對空氣彈簧的強度、剛度和耐久性等起決定性的作用。內層橡膠主要是用于密封，而外層橡膠主要起到保護簾線的作用。鋼絲圈是用來固定簾線層并使膠囊與金屬配件之間緊密配合，以確保空氣彈簧的氣密性。

1.2.1 龜 裂

①原因分析：空氣彈簧膠囊的表面龜裂缺陷是由橡膠老化引起。②處理方式：龜裂更換的標準是龜裂是否導致內部簾線層外露。膠囊的外膠作用是保護內部簾線層不受侵蝕，因此只要膠囊表面龜裂沒有深及簾線，則外膠的保護功能就依然有效。膠囊表面龜裂時，裂縫的長度一般較短，深度較淺，主要是表面很薄的一層橡膠老化所致，不會影響使用性能，可以繼續使用。

1.2.2 裂 紋

①原因分析：龜裂一般是表面分布數量較多的小裂紋，而此處的裂紋一般數量只有一條或幾條，由于劃傷、生產缺陷等導致的膠囊表面開裂。②處理措施：由于外層膠的作用主要是保護簾線，因此開裂時，原則上是只要不露簾線，都可以繼續使用。如果開裂深度較深，簾線外露，則需要及時更換膠囊。

1.2.3 膠毛處膠囊裂口

①原因分析：該種缺陷是由于膠囊硫化后對膠毛修理過深，使膠毛根部出現應力集中，膠囊充氣膨脹后造成表面裂口。②處理措施：原則上是只要不露簾線，都可以繼續使用。如果開裂深度較深，簾線外露，則需要及時更換膠囊。

1.2.4 膠囊外膠與簾布層之間的脫層、鼓包

①原因分析：膠囊外膠與簾布層之間鼓包發生的原因為外膠與簾布層之間脫層，空氣滲入導致外膠鼓起所致。這種鼓包在使用的過程中會逐漸變大，直至最后破裂。②處理措施：對于尺寸較小的（拇指大小范圍）鼓包可以利用大頭針等尖細物體對起泡表層橡膠刺破放氣形式處理，放氣后檢測無泄露可繼續使用，運用跟蹤觀察。對于尺寸較大鼓包或刺破后導致簾線外露的情況，需要更換膠囊。

1.2.5 內膠、外膠搭接頭導致的類鼓包或類凹陷

①原因分析：膠囊內膠、外膠搭接頭導致的類鼓包或凹坑為膠囊生產過程中膠片接頭的工藝凸起。該現象為膠囊成型過程中膠片搭接所致，在使用過程中不會擴展，對膠囊的使用壽命無明顯影響。②處理措施：繼續使用。

1.2.6 磨 損

①原因分析：空氣彈簧的磨損主要發生膠囊和底板的位置，其原因是膠囊在非正常情況下空氣彈簧膠囊與其他部件異常接觸摩擦導致。②處理措施：如果不露簾線，可以繼續使用，到列車大修時更換即可。如果簾線外露，則需要及時更換膠囊。

1.2.7 穿孔、破裂

①原因分析：正常情況下，空氣彈簧膠囊在使用壽命內一般不會發生穿孔、破裂情況，但不排除人為破壞或者運營工況十分惡劣的因素造成外部損傷所致穿孔、破裂。②處理措施：更換膠囊。

1.3 橡膠堆常見缺陷及處理方式

橡膠堆由金屬骨架和橡膠硫化而成，主要有四種類型：平板式橡膠堆、沙漏式橡膠堆、錐形橡膠堆、平板式+錐形橡膠堆，南京地鐵列車采用了錐形橡膠堆，錐形橡膠堆如圖2所示。

1.3.1 蠕 變

①原因分析：橡膠本身特性導致，使用時無法避免。②處理措施：蠕變屬于正常情況，在產品設計時已經考慮了蠕變量，可以繼續使用。

1.3.2 開 裂

①原因分析：橡膠堆包括工作區和非工作區如圖3所示，開裂主要分為工作區開裂和非工作區開裂。工作區開裂的原因主要是橡膠老化所致，此種情況較少發生。非工作區多指金屬骨架與橡膠硫化的末端位置，此處橡膠層一般較薄，在生產制造過程硫化時壓力較小，容易存在一定的硫化缺陷，在運用時非工作區成為應力集中點，容易產生開裂情況。

②處理措施：一般工作區開裂處，橡膠變形會隨載荷的增加表現出明顯的異常，而非工作區橡膠變形受載荷變化的影響不明顯。工作區開裂會影響橡膠堆的性能，應該及時更換。非工作區開裂較輕時，不會影響使用性能，可以繼續使用；如果橡膠與金屬分離深度超過20mm，脫膠長度超過1/4圓周時需更換。

1.3.3 橡膠堆鼓包

①原因分析：橡膠堆鼓包的原因主要是金屬骨架和橡膠粘接存在缺陷，橡膠堆在長期受力后，將此處粘接缺陷的橡膠擠壓出來，橡膠與金屬分離后形成鼓包。在使用過程中鼓包將會繼續增大，存在安全隱患。

②處理措施：更換空氣彈簧，故障空氣彈簧維修更換橡膠堆。

1.4 金屬件及其它部件

金屬件及其他部件常見質量問題及處理措施見表1。

2 結 語

空氣彈簧是車輛轉向架上極為重要的部件，對車輛蛇行運動穩定性、動態曲線通過性能及運行平穩性有著直接的影響。當空簧失效時，車輛的動力學性能變差，特別是在比較差的線路上要降到很低的速度才能安全運行。高速運行中的列車發生空氣彈簧破損也可能導致較嚴重的列車安全事故。因此，空氣彈簧在檢修過程中發現的問題必須高度重視，及時分析原因徹底處理，確保列車運行安全。

參考文獻：

[1] 劉增華.鐵道車輛空氣彈簧動力學特性及其主動控制研究[D].成都：西南交通大學，2007.