某型機車后備制動運用可靠性研究

王文濤　蔡華

摘要：介紹了某型機車制動系統后備制動模式的功能及結構，通過調研其實際運用情況，對當前存在的問題進行分析。從控制管路、控制電路及后備制動閥等方面提出優化方案及改進思路，為機車制動系統后備制動的運用可靠性研究提供參考。

關鍵詞：機車制動系統;后備制動;補風;運用可靠性

0 引言

隨著我國軌道交通裝備制造水平的提升，我們對機車制動系統的安全性、穩定性及運用可靠性提出了更高的要求。本文以代表著國產制動產業標桿的某型機車制動系統為例，其后備制動作為電空制動故障后的一種應急補救措施，有必要進行適當、合理的改進，以進一步提升其運用可靠性。

1 制動系統后備制動介紹

1.1? ? 后備制動功能

后備制動是純空氣制動，后備制動模式（空氣位）作為機車電空制動的備用冗余模式，是電空制動發生故障時的一種應急補救措施，能有效避免機車在區間途停，影響鐵路干線正常運行。在空氣位操縱時，不具備電空位齊全的功能。后備制動具有制動位、中立位和緩解位3個操作位置，能保證全列車制動、保壓和緩解的基本功能。

1.2? ? 后備制動結構

后備制動模式相對電空制動模式，其特有的組成結構包括：后備制動閥、單緩按鈕、后備制動模塊及其對應的風管。其中，后備制動模塊由減壓閥、壓力測試接頭、電聯鎖塞門組成。

2 制動系統后備制動實際運用情況

2.1? ? 后備制動模式的使用注意事項

列車管具有補風作用，后備制動閥減壓后放中立位保壓時，應注意監視列車速度變化，防止長時間保壓時車輛制動機自然緩解。后備制動模式不能長期使用，僅可作為制動機電空位出現故障時維持列車運行的補救措施。

后備制動閥可對全列車進行制動、保壓和緩解操作，單緩機車通過按壓單緩按鈕實現;應將自動制動控制器和單獨制動控制器手把放于運轉位;需緊急制動時，可按壓緊急按鈕或者拉車長閥，并同時將后備制動閥手把移放制動位。

2.2? ? 后備制動模式的實際運用情況

對于該型機車制動系統，在操作后備制動時，列車管具有補風自然緩解的風險。因此，在機車正常牽引作業過程中，即使電空制動模式出現故障，也幾乎不會轉至空氣位進行備用，造成機車占道、列車晚點的情況時有發生，嚴重時造成各類機破、請求救援等情況。通過對眾多運用單位進行調研，得出的結論是：后備制動在機車長時間運行中的可靠性沒有得到保障，導致其未能在全鐵路范圍內得到普及。

3 制動系統后備制動運用可靠性研究

3.1? ? 運用可靠性研究的目的

在保證該型制動系統總體結構不變、操作方法不變的前提下，解決列車管補風問題，消除空氣位操縱機車制動保壓時，機車車輛自然緩解的風險，保證后備制動長期使用的可靠性，實現后備制動的普及化。

3.2? ? 運用可靠性提升方法

該型制動系統后備制動模式投入時，制動控制單元斷電，制動控制器除緊急位外，其他位置失效，轉入純空氣制動模式。通過后備減壓閥調整合適定壓后，由后備制動閥直接控制均衡風缸的壓力，從而間接控制列車管的充風和排風，以實現整列列車的制動、保壓及緩解功能。

為了消除列車管補風問題，當后備制動閥置于中立位和制動位時，必須設置可以遮斷總風的機構;而置于緩解位時，該遮斷機構能自動打開以確保總風向列車管的充風通道暢通。

3.3? ? 控制管路優化

針對制動系統控制管路，其總體布局和結構不變。控制管路優化（局部圖）如圖1所示，在列車管控制模塊上增加一個切換閥（位置代碼暫且命名為199），切換閥199與總風遮斷閥181并聯。入口端接總風，出口端接中繼閥充風口，在出口端設置一個普通塞門（位置代碼暫且命名為166）。該切換閥開啟與關閉的控制管路與后備制動閥相連，切換閥控制管路無風壓時，入口與出口為斷開狀態，其動作直接由后備制動閥控制。

3.4? ? 控制電路優化

針對制動系統控制電路，不增加任何復雜電氣元件。控制電路優化（局部圖）如圖2所示，當后備轉換電聯鎖塞門打開時，使其高電平信號分一路出來，通過硬線連接至253YV中立電磁閥。

3.5? ? 后備制動閥改進

針對后備制動閥，其原理和操作方法保持不變，對其內部結構進行改進。后備制動閥改進示意圖如圖3所示，后備制動閥在現有結構基礎上，通過增加閥芯與閥套長度或者采用雙閥芯等結構，從而增加兩個通道。增加通道④經管路與切換閥199相連;通道⑤排大氣。

后備制動閥操縱手柄在不同位置所對應的氣路為：緩解位時，通道①分別與通道②及通道④溝通;中立位時，通道④與通道⑤溝通;制動位時，通道②與通道③溝通，通道④與通道⑤溝通。

3.6? ? 運用可靠性實現過程

通過對上述各關聯部件的優化和改進，可實現該型制動系統后備制動的絕對可靠性。其運用可靠性實現過程如下：

當制動機轉換為后備制動模式時，后備制動電聯鎖塞門127打開，其高電平信號送至253YV中立電磁閥。中立電磁閥得電后，總風進入181遮斷閥，從而將181遮斷閥的補風功能徹底消除。

當后備制動閥操縱手柄置于緩解位時，總風經后備制動閥，分別進入均衡管路為均衡風缸充風，同時經新增加的管路進入切換閥199。此時，切換閥199取代181遮斷閥的作用，導通中繼閥的充風通道，可以為列車管正常充風。

當后備制動閥操縱手柄置于中立位時，總風管與均衡管的充風通道關閉，均衡風缸壓力維持保壓狀態;切換閥控制管路與大氣導通，切換閥199復位，遮斷中繼閥的補風通道，從而確保列車管也維持保壓狀態。即使機車車輛在后備制動模式下長時間運用，列車管壓力的穩定性也能得到可靠保障。

當后備制動閥操縱手柄置于制動位時，均衡風缸壓力經后備制動閥排向大氣，切換閥控制管路與大氣導通，仍然處于補風遮斷狀態。隨著均衡壓力下降，列車管經中繼閥排風，從而控制機車車輛閘缸上閘，產生制動作用。按壓單緩按鈕時，可以單緩機車。

當制動系統處于電空位時，后備制動閥手柄置于中立位，后備制動塞門處于關閉位，各管路和電路均處于斷開狀態，對電空制動的性能及操作無任何影響。

當后備制動閥或者切換閥199出現卡滯、竄風故障時，為避免對電空位總風遮斷性能產生影響，可以通過關閉塞門166進行隔斷，從而提高了新增管路的可維護性。

4 結語

通過實施上述方案對該型制動系統進行優化改進后，可以徹底解決該型制動系統后備制動模式的列車管補風問題，能夠消除后備制動工況下，機車車輛自然緩解的風險，滿足用戶對后備制動的使用需求，可大幅減少制動系統機破率，顯著提升機車制動系統后備制動的運用可靠性。

[參考文獻]

[1] 劉豫湘，陸縉華，潘傳熙.DK-1型電空制動機與電力機車空氣管路系統[M].北京：中國鐵道出版社，2009.

收稿日期：2020-03-06

作者簡介：王文濤（1987—），男，云南昆明人，工程師，研究方向：電力機車與城軌車輛。