駐車制動操作不當造成的故障分析及防范措施

喻泉 董華鋒

摘要：本文對手制動系統故障形式和原因進行分析，對現場模擬實驗和針對問題提出了相應的解決措施，對兩種常見的手制動機故障進行計算分析和模擬試驗，提出合理化建議。

關鍵詞：手制動;故障;分析;模擬;建議

中圖分類號：U472? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）23-0161-02

0? 引言

手制動機是利用人力操作產生制動作用的一種裝置，主要用于調速和停車，防止車輛溜逸。近來60噸級車輛特別是部分K2改造車輛發生多起鏈式手制動機故障，出現手制動拉桿卡阻造成車輪抱閘和鏈條斷裂造成手制動機失效事故。本文從風手制動系統結構特點和工作原理著手，分析故障產生的原因，利用現場進行模擬驗證，并提出改進建議。

1? 手制動系統故障形式及原因分析

1.1 手制動系統故障形式

①手制動機緩解后鏈條處于松弛狀態，但拉桿加強筋在托架滾軸上卡阻，車輪抱閘不緩解，見圖1。

②由于手制動拉桿鏈、手制動軸鏈和手制動機鏈開焊或斷裂，導致手制動裝置失效，見圖2、圖3。

1.2 原因分析

按《鐵路技術管理規程》要求，列車編組或停留時，須擰緊兩端車輛的人力制動機或加鐵鞋固定，防止溜放。列車進編組站時，機車先減壓制動，關閉端頭折角塞門，再分離車鉤[1]。

通常列檢人員在空氣制動機已作用的情況下，繼續擰緊手制動機，形成風手制動機共同作用的工況，如果機車在重車工況下減壓過大，或者列檢人員分離車輛時開啟折角塞門，制動機會發生緊急制動，14寸制動缸行程125～160mm，10寸和12制動缸行程145～195mm。

以下以轉K2改造的C64K（裝有過渡杠桿）為例，進行風手制動共同作用時手制動拉桿行程的簡要分析，前制動杠桿尺寸為280×329×548，過渡杠桿尺寸為300×428，制動裝置見圖4[2]。

空氣制動時，前杠桿的運動非常復雜，由向前平行移動和繞閘調器支點轉動兩部分組成[3]。在前杠桿全部回位的情況下或裝用帶復位裝置的制動缸，重車位14寸制動缸最大行程160mm時，近似計算手制動拉桿移動量=160×（428+300）/428=271mm，如果考慮前杠桿的轉動和手制動機共同作用造成的彈性變形量疊加，移動量將超過300mm，手拉桿加強筋很可能在托架上出現卡阻。普通制動缸勾貝（活塞）和推桿沒有直接鉸接，制動缸剛開始充氣時，勾貝（活塞）和推桿沒有直接接觸，當前面已伸出一小段距離時，前后杠桿沒有任何移動，屬于空行程，因此現場實際測出的手制動拉桿移動量稍小于理論計算值。

以轉K2改造的P64K（無過渡杠桿）為例，進行手制動拉桿鏈受力簡要分析，前制動杠桿和C64K完全相同，尺寸為280×329×548，制動裝置見圖5。

不考慮手制動機傳動效率和制動缸彈簧阻力，14寸制動缸重車位輸出力34KN;鏈式手制動機制動倍率17，人工輸入力490N，手制動軸鏈輸出力8.33KN，動滑輪過渡放大1倍，則手制動拉桿鏈輸出力16.67KN。

如果機車先進行重車位風制動，隨后列檢人員擰緊手制動機，兩者共同作用，機車分離后制動系統緩慢泄露后緩解，或者列車編組后重新充風緩解，此時兩種制動共同作用造成基礎制動系統彈性變形的反力僅在手制動機的拉桿鏈和軸鏈上。

34×329+16.67×（280+329）=T1×（280+329）? T1=35KN

手制動拉桿鏈受力35KN，手制動軸鏈受力17.5KN。

如果以C70和P70（無過渡杠桿）為例，NSW型手制動機倍率27，輸入扭矩156N·M，鏈條輸出力大于10KN;12寸制動缸重車位輸出力25KN，前制動杠桿尺寸120×433×444。先風手制動共同作用，后緩解風制動，手拉桿環鏈受力分析如下：

25×433+ 2×10×（120+433）=T2×（120+433） T2=39.6KN

手制動拉桿鏈受力39.6 KN，手制動軸鏈上受力19.8KN。

從以上理論計算分析來看，無手制動過渡杠桿的車輛，如果風手制動共同作用，先緩解風制動，此時手制動拉桿鏈和手制動軸鏈受力遠大于《鐵路貨車制動裝置檢修規程》的試驗拉力26.47KN和14.7KN，如果鏈條焊接質量不良，極有可能斷裂;但手制動拉桿行程較小，不易造成拉桿加強筋在托架滾軸上卡阻[4]。有過渡杠桿的車輛手制動拉桿行程大，容易出現手制動拉桿加強筋在托架滾軸上卡阻，但手制動拉桿鏈和手制動軸鏈受力較小，不易出現鏈條斷裂。

以上分析結果和運用故障統計一致。

2? 現場模擬試驗

現場手制動機試驗：一位手制動拉桿加強筋長度為600mm，隨機對多輛修竣出廠和入廠待修的各型無過渡杠桿車輛實施手制動試驗，手制動拉桿移動量100～160mm。

對一輛修竣合格的轉K2改造C64K型敞車（帶過渡杠桿）進行多工況模擬試驗，分別先實施空車制動（制動缸行程120mm）、半空車制動（制動缸行程130mm）和重車制動（制動缸行程138mm）后再擰緊手制動機。L為拉桿加強筋尾部到托架滾軸的距離[5]。（表1）

挑選一輛重車制動缸行程達152mm，手制動鏈（俗稱5環鏈）松余量較大，且拉桿加強筋尾部到滾托距離L<250mm的入廠待修C64K（帶過渡杠桿）進行試驗，在重車位制動狀態，擰緊手制動機（手制動軸鏈卷入量為3.5圈），此時手制動機拉桿加強筋已越過拉桿托架滾軸，松開手閘后，拉桿加強筋與拉桿托架發生卡滯，不能復位。

對轉K2改造的P64K（不帶過渡杠桿）先進行重車位風制動，再實施手制動，在風制動先緩解后，鏈式手制動機棘子和棘輪咬合很緊，人工無法緩解手制動機，需重新進行風制動才能緩解手制動。

3? 改進措施及建議

①列車進車站停留，控制機車減壓量和車輛制動缸壓力不能過大，出發時先緩解手制動再緩解風制動。編組站長時間停留時，先對首尾兩端的車輛緩解風制動后，再實施手制動，可有效防止拉桿加強筋越過托架滾軸卡阻、制動鏈環斷裂和人工無法緩解手制動機等故障的發生[6]。②對于裝有過渡杠桿的檢修車輛，嚴格檢查手制動拉桿長度和拉桿吊的定位尺寸，組裝時控制手制動鏈（5環鏈）的松余量。參照運輛貨車函〔2012〕45號《關于鐵路貨車制動管系及基礎制動有關要求的通知》對新造車的要求，檢查風制動、手制動同時作用時，手制動拉桿加強筋尾部與吊座間距離不得小于100mm。如果難以保證，可將加強筋長度由原600mm延長至710mm。此外，在手制動拉桿加強筋尾部加裝焊接防脫擋塊，也能徹底杜絕拉桿加強筋越過托架滾軸卡阻現象的發生。

4? 結語

通過本文的研究解決了駐車制動操作不當造成的故障分析及防范措施，本文作者為了解決專業的問題，對駐車制動操作進行了現場模擬實驗，通過多年經驗找到了改進的措施和建議。

參考文獻：

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵路技術管理規程[M].北京：中國鐵道出版社，2006.

[2]羅運康，宋國文.NSW型手制動機[J].鐵道車輛，2001，39（10）：3-4.

[3]運輛貨車函〔2012〕45號.關于鐵路貨車制動管系及基礎制動有關要求的通知.

[4]張賀，王占宇.機械式駐車制動系統的智能警報開關裝置研究[J].科學技術創新，2020（16）：177-178.

[5]朱志興，石立巖.沃爾沃A40E鉸卡駐車制動故障分析及處理[J].銅業工程，2019（02）：115-117，120.

[6]羅哉，魏青，徐偉.汽車復合制動氣室儲能彈簧失效分析[J].現代制造工程，2015（11）：144-147.