中繼閥和電空變換閥在服役期的性能變化趨勢分析

朱西深　常杰

摘要：隨著高速動車組的生產運營，動車組在高速運行過程中制動系統尤其重要，而中繼閥和電空變換閥又是制動系統中最主要的兩種閥，因此對中繼閥和電空變換閥在服役期性能變化的研究有了更深的意義。本文通過研制的制動系統閥類試驗臺對FD-1型中繼閥和EPLA電空變換閥進行性能測試，對測試所得到的數據進行分析，通過數據對比得出其在服役期間的性能變化趨勢，為FD-1型中繼閥和EPLA電空變換閥檢修規程的制訂提供運用狀況分析的理論基礎。

Abstract： The braking system is particularly important in the process of high-speed operation of motor train unit. Relay valve and brake valve and electro pneumatic transfer valve are the two main valves in the braking system， so it is of great significance to study the performance change of the two kinds of valves during service period. In this paper， the performance of FD-1 relay valve and EPLA electro pneumatic transfer valve are tested by the braking system valve test bench. By analyzing the data acquired， the performance change trend of the valves are obtained， which can provide theoretical basis for condition analysis when formulating the code of inspection and repair for FD-1 relay valve and EPLA electro pneumatic transfer valve.

關鍵詞：中繼閥；電空變換閥；性能測試；變化趨勢

Key words： relief valve；electro pneumatic transfer valve；performance test；change trend

中圖分類號：U266 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）06-0138-03

0 引言

電空變換作為目前通用的制動力控制轉換方式，屬于控制閥的一種，其作用是把制動控制器發來的電流指令轉換為空氣壓力，從而控制中繼閥的供/排氣，其空氣壓力能實現無極連續調控。而中繼閥在機車、城軌、動車組制動系統中主要起到調節和控制空氣壓力大小及流量的作用。在一般制動過程中，電空變換閥和中繼閥構成了常用和快速制動主要的控制部分。制動控制裝置內藏的制動控制器接收光纖傳送和引線傳來的常用或快速制動指令，對速度、空氣彈簧壓力、再生制動力的要素進行運算，通過電流控制輸出所需要的空氣制動力。制動控制器過來的電流輸出通過電空變換閥轉變為空氣壓力，供給中繼閥上側的膜板室。通過中繼閥增大容量，將壓力空氣供給増壓缸，從而獲得制動壓力，工作原理圖見圖1。

1 原理和功能

1.1 EPLA電空變換閥原理和功能 EPLA電空變換閥由電磁鐵、供氣閥和排氣閥組成，電流通到電磁閥的線圈上，產生電磁吸力打開供氣閥而供給壓力空氣，同時壓力空氣進入到電空變換閥的膜板室，當空氣壓力與電磁閥的電磁吸力平衡時，就會關閉供氣閥，因此可用線圈中電流來控制電磁吸力的大小，即可任意設定空氣壓力。當電流歸零后，電磁閥的電磁吸力也為零，排氣閥打開進行排氣緩。

技術參數

最高使用壓力： 880kPa（9kgf/cm2）

最高輸出側壓力： 685kPa（7kgf/cm2）

輸入電流： 0～700mA

電磁線圈特征阻值： 26.6W±4%（20℃）

電磁線圈溫度上升（℃）： 130以下

滯后（kPa）： 30以下

1.2 FD-1型中繼閥原理和功能 FD-1型中繼閥設在制動控制裝置內，由給排閥桿、供給閥、復位彈簧等構成。它將電空轉換閥輸出的AC壓力和緊急電磁閥輸出的緊急制動壓力作為控制壓力，向增壓缸提供與此控制壓力相應的增壓缸空氣壓力。

在常用及快速制動指令時，從電空轉換閥送來的AC壓力進入AC室，在緊急制動時，從緊急電磁閥送來的緊急制動壓力空氣進入UB室。這些壓力空氣輸入后，使供給閥桿上移，頂開供給閥，由于供給閥的開啟使SR壓力空氣通過供給閥口變為增壓缸空氣壓力（制動作用）。

另外，增壓缸壓力空氣還流入FB室產生反饋作用，當增壓缸空氣壓力上升到與AC壓力或緊急制動壓力相同時，供給閥下移關閉閥口，SR壓力空氣停止向增壓缸的流動（保壓狀態）。這時的增壓缸空氣不論AC壓力或緊急制動壓力多大，均與之相同。反之，制動緩解時，AC壓力或緊急制動壓力降低導致供給閥桿下移，離開供給閥，增壓缸壓力空氣從給排閥桿內部通路排入大氣，呈緩解狀態。

EPLA電空變換閥和FD-1中繼閥的配合使用場合為動車制動的常用、快速制動、耐雪制動中，框圖見圖2所示。

2 數據分析

為了盡可能全面地了解各種情況特征曲線的特點及變化趨勢，下面將數據分成三組。①新造值：根據新造的動車組閥進行實驗，并采集數據；②四級修值：選取四級修的動車組閥進行實驗，并采集數據；③五級修值：選取五級修的動車組閥進行實驗，并采集數據。

通過對新造、四級修、五級修的閥進行實驗采集數據并對每組數據進行數據處理，將處理的數據進行線性擬合，得出相應組的數據擬合曲線，再通過各組數據曲線及線性方程的對比，得出EPLA電空變換閥各服役期的KI特性曲線和特性曲線公式以及FD-1型中繼閥的特性曲線和特性曲線公式。

2.1 EPLA電空變換閥特性試驗 將新造、四級修和五級修的EPLA電空變換閥在制動系統閥類試驗臺上進行實驗，通過多次測量和數據分析，將得到的數據進行圖形繪制并形成特性曲線方程，將采集到的數據與理論值進行對比，特性曲線見圖3，曲線方程見表1。

性能分析：由數據分析可見，隨著EPLA電空變換閥的服役期限的延長，其控制特性有所變化。即同一電流值所對應控制的壓力值均有了增長。

2.2 FD-1型中繼閥特性試驗 將新造、四級修和五級修的中繼閥在試驗臺上進行實驗，通過多次測量和數據分析，將得到的數據進行圖形繪制并形成特性曲線方程，將采集到的數據與理論值進行對比，特性曲線見圖4，曲線方程見表2。

首先是采集的PAC1-BC段的數據：

性能分析：由數據分析可見，隨著中繼閥的服役期限的延長，其控制特性有所變化。即進氣口AC1同一壓力值所對應控制的BC段壓力值有所降低，并且隨著服役期的延長，降低的趨勢更明顯一些。

然后是采集的PAC2-BC段的數據，特性曲線見圖5，曲線方程見表3。

性能分析：由數據分析可見，隨著中繼閥的服役期限的延長，其控制特性有所變化。即進氣口AC2同一壓力值所對應控制的BC段壓力值有所增長，并且隨著服役期的延長，增長的趨勢更明顯一些。

3 結論

經過對新造、四級修和五級修閥試驗采集得到的數據，進行數據分析，得出電空變換閥和中繼閥在各服役期的特性曲線和特性曲線公式。

由于在實際過程中采集的實驗數據有限，在對這些電空變換閥KI特性數據和中繼閥特性曲線分析得出的特征曲線僅具有代表性。但從這些代表性的數據可以看出，隨著電空變換閥和中繼閥服役時間的延長，其性能均有所變化。雖然這些微小的變化微不足道，但對于高速運行的動車組來說，可能會存在致命的隱患，影響其正常的安全運行。因此，對于制動閥在經過一定周期的服役后，進行必要的檢修十分有重要，同時檢修規程應根據各閥的設計結構、實際運用進行制訂，應首先確保閥的運用安全，其次應根據閥的使用期不同，制訂經濟可行的差異化檢修規程。本文為實際運用情況的分析、總結，解決了對制動閥實際運用情況的量化分析問題，以期為閥的運用提供一些幫助。

參考文獻：

[1]曾側倫.論高速動車組制動系統電空變換閥控制特性[J].科技創新導報，2012（13）.

[2]伍智敏，任利惠，裴玉春，吳萌嶺.地鐵列車制動系統的中繼閥性能仿真[J].城市軌道交通研究，2011（09）.

[3]黃廣志.中繼閥性能測試裝置的研制[J].工業控制計算機， 2014（06）.