大秦線配屬貨車修程修制改革安全性分析探討

解喜文，郝崇杰，陳志平

(1.大秦鐵路股份有限公司 湖東車輛段，山西 大同 037300；2.中國鐵路太原局集團有限公司 車輛部，山西 太原 030013)

本次大秦線配屬重載車輛修程修制改革堅持安全第一原則，通過對車輛檢修周期延長后可能影響安全的關鍵系統(tǒng)和部件進行安全性分析，積極穩(wěn)妥地推進修程修制改革。

1 故障統(tǒng)計情況

1.1 C80B(H、F)型專用貨車

從故障統(tǒng)計看，大秦線配屬C80B(H、F)型專用貨車廠修、段修后運行至第17—18個月(約30～33萬km)時，故障率呈明顯上升趨勢，如圖1所示。

圖1 C80B(H、F)型專用貨車整車故障率隨時間變化圖

從安全風險看，段修周期延長后可能會造成車輪踏面故障增多，影響車輛運行品質(zhì)，車鉤緩沖裝置、制動裝置和車體故障數(shù)量增加，增加了臨修工作量，影響運輸秩序。

1.2 C80E(H、F)型專用貨車

從故障統(tǒng)計看，2016年段修后的C80E(H、F)型專用貨車臨修故障僅發(fā)生49件，故障率極低，僅為車輛保有數(shù)的0.98%，且與運行時間無明顯變化規(guī)律，對行車安全影響較小。

2 故障及安全風險分析

2.1 車輪

2.1.1 C80B(H、F)型專用貨車車輪故障分析

從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，車輪故障類型主要包括踏面、輪緣、輪輞故障[1]，踏面故障占比最高，達到了96%以上，輪緣、輪輞故障占比非常低。經(jīng)分析可知，車輛運行到第17—18個月(約30～33萬km)時，踏面故障率呈明顯上升趨勢，如圖2所示。

圖2 C80B(H、F)型專用貨車車輪踏面故障率隨時間變化圖

對630輛運行約27萬km的C80B(H、F)型專用貨車裝用的5 040片車輪(舊材質(zhì)車輪3 428片，新材質(zhì)車輪1 612片)踏面磨耗情況進行調(diào)研，車輪踏面磨耗量分布如表1所示，新舊材質(zhì)車輪磨耗量對比如圖3所示。

表1 車輪踏面磨耗量分布

圖3 C80B(H、F)型專用貨車新舊材質(zhì)車輪磨耗量對比圖

從圖3可以看出，運行時間相同時，60%以上的新材質(zhì)車輪磨耗量集中在3 mm以內(nèi)，車輪磨耗得到明顯改善。根據(jù)車輪踏面磨耗速率計算，運行27萬km時踏面磨耗量超過4.8 mm的車輪運行至45萬km時，踏面磨耗量將超過8 mm。

2.1.2 C80E(H、F)型專用貨車車輪故障分析

從2016年段修后的C80E(H、F)型專用貨車1個段修期的運行故障統(tǒng)計，未發(fā)生車輪故障，因此延長走行里程后安全風險較低。

2.1.3 車輪安全風險分析

段修周期延長后會出現(xiàn)車輪踏面故障增加的情況，影響車輛運行品質(zhì)，造成臨修輪對更換量增加。車輪踏面擦傷故障雖然隨運用時間延長而增加，但通過TPDS在線監(jiān)測，故障狀態(tài)可控，具有防范安全風險的有效手段[2]。車輪踏面圓周磨耗超限后表征明顯，通過明確檢查要求，在列檢作業(yè)時有針對性地加強檢查，同時結合二級整備(專項修)進行扣修更換，可消除故障隱患，滿足貨車運用安全要求。

2.2 軸承

2.2.1 C80B(H、F)型專用貨車軸承故障分析

從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，軸承故障主要是熱軸、軸承破損、軸承甩油及密封失效等，軸承故障率總體水平較低。由于車輛在1個段修期內(nèi)裝用的軸承不完全為本次段修時壓裝，壓裝時間與段修時間不完全同步，因此在1個段修周期內(nèi)軸承故障率基本保持穩(wěn)定，不隨運行時間增加而呈明顯增加趨勢，且軸承本身的質(zhì)量缺陷比例較低。

2.2.2 C80E(H、F)型專用貨車軸承故障分析

經(jīng)對2018年2 976輛段修C80E(H、F)型敞車軸承故障分析，軸承因故障退卸130套，退卸率為0.6%。軸承故障主要為TADS預報、異音卡滯、密封失效3種。

2.2.3 軸承安全風險分析

從故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，軸承故障率保持穩(wěn)定，基本不隨運行時間的增加而明顯增加。軸承故障在運行中可利用TADS、THDS等安全監(jiān)控系統(tǒng)有效防范，延長走行里程后軸承的運行安全風險較低，但是存在軸承超壽命期運行的情況。同時由于軸承故障數(shù)量增加，可能會造成THDS軸溫報警和攔停甩車數(shù)量增加，對運輸秩序造成一定影響。

2.3 轉向架(不含輪軸)

2.3.1 C80B(H、F)型專用貨車轉向架故障分析

對2017年1—5月段修后車輛在1個定檢周期內(nèi)的轉向架臨修故障趨勢進行了分析。結果顯示，除輪軸故障外，轉向架其余故障類型主要包括側架附屬件故障(故障占比為82.30%)、彈簧故障(故障占比為0.88%)、旁承故障(故障占比為15.93%)和交叉支撐裝置故障(故障占比為0.88%)等，但整體故障率較低。經(jīng)對非整體芯鑄造的搖枕、側架探傷檢查發(fā)現(xiàn)，搖枕裂紋故障率達到43.57%，側架裂紋故障率達到63.06%。

2.3.2 C80E(H、F)型專用貨車轉向架故障分析

對2016年C80E(H、F)型專用貨車首次段修至第2次段修前發(fā)生的運用故障進行統(tǒng)計，數(shù)據(jù)顯示，轉向架部分未發(fā)生故障，因此延長走行里程后安全風險較低。

2.3.3 轉向架安全風險分析

轉向架部分可能影響安全的故障模式主要是C80B(H、F)型專用貨車非整體芯鑄造的搖枕及側架裂紋導致車輛脫軌，可適當調(diào)整其使用壽命，保證運用安全；側架附屬件的主要故障為滑槽磨耗板裂損、丟失，可在廠修、段修時加強檢查、更換[3-4]。

2.4 車鉤緩沖裝置

2.4.1 C80B(H、F)型專用貨車車鉤緩沖裝置故障分析

故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，車輛運用過程中車鉤緩沖裝置故障主要是尼龍磨耗板故障、鉤體故障、鉤舌故障，故障占比分別為85.60%、7.51%、6.89%。從故障發(fā)生率看，廠修、段修后運行至第17—18個月(約30～33萬km)時，車鉤緩沖裝置故障率呈明顯上升趨勢(圖4)。其中，鉤舌裂紋、車鉤裂紋、牽引桿磨耗超限、鉤尾框裂紋、緩沖器配件破損及尼龍磨耗板故障等故障發(fā)生率隨運行時間的增加而明顯增多。

圖4 C80B(H、F)型專用貨車車鉤緩沖裝置故障率隨時間變化圖

2.4.2 C80E(H、F)型專用貨車車鉤緩沖裝置故障分析

故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，車輛運用過程中車鉤緩沖裝置故障主要是鉤緩附屬件故障，故障占比為66.67%，但故障率較低，且故障率變化與運行時間沒有明顯規(guī)律。

2.4.3 車鉤緩沖裝置安全風險分析

鉤緩部分可能影響安全的故障模式是鉤舌斷裂、車鉤裂損、緩沖器失效，導致列車分離、列車縱向沖擊增大造成脫軌。自大秦線開通運行以來，未發(fā)生過因車鉤裂損造成的列車分離事故。按照既有修程規(guī)定，大秦線配屬車輛運行40萬km(2年)，距修程修制改革后的45萬km(2年3個月)僅差5萬km(3個月)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)的鉤舌全部為探傷裂紋，延長檢修周期后繼續(xù)使用將不會產(chǎn)生太大風險，即便斷裂也僅造成列車分離，不會導致車輛脫軌、顛覆等事故。因此，鉤緩故障引起的安全風險較低且可控。

2.5 制動裝置

2.5.1 C80B(H、F)型專用貨車制動裝置故障分析

臨修故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，車輛運用過程中空氣制動故障主要是制動閥故障和制動管系故障，故障占比分別為79.27%、19.51%。從故障發(fā)生率看，故障率隨運行時間變化的規(guī)律不明顯，但走行里程延長后，故障比例可能上升。

在檢修過程中調(diào)研發(fā)現(xiàn)，2018年制動閥主要故障為閥體漏泄、竄風故障，共計5 548件，占檢修數(shù)量的28.24%。從統(tǒng)計結果來看，制動閥閥體故障隨使用年限的增加而大幅增加。制動管系漏泄故障37件，均為低溫狀態(tài)下制動管系橡膠密封件性能下降造成。基礎制動裝置故障主要是閘調(diào)器故障。2018年C80B(H、F)型專用貨車發(fā)生閘調(diào)器作用失效故障19件，主要故障形式為閘調(diào)器后蓋脫出、閘調(diào)器作用失效。

2.5.2 C80E(H、F)型專用貨車制動裝置故障分析

統(tǒng)計2016年C80E(H、F)型專用貨車段修后1個定檢周期內(nèi)發(fā)生的臨修故障，基礎制動裝置未發(fā)生臨修故障，空氣制動故障發(fā)生2件，其中制動閥故障、塞門漏泄故障各1件，且均發(fā)生在車輛運行至第18—19個月。

2.5.3 制動裝置安全風險分析

空氣制動裝置的制動閥故障和制動管系故障可能造成車輛抱閘、緊急停車或需要甩車臨修。目前120(120-1)型制動閥運行最長時間為2年，定期檢修時滑閥密封面普遍無潤滑油，且大部分密封面存在不同程度的劃傷[5]。檢修周期延長后，有可能出現(xiàn)故障率明顯上升的趨勢，存在一定安全風險。延長檢修周期后，可利用THDS監(jiān)控系統(tǒng)預報疑似抱閘故障，提前對車輛抱閘故障進行預判和處置。個別車輛不制動與制動關門車類似，對行車安全影響較小。同時加強列檢及整備作業(yè)時試風作業(yè)，對性能不穩(wěn)定的空氣制動故障及時進行預判和處置。閘調(diào)器作用失效故障可在列檢時進行更換處置，以滿足貨車運行安全。

2.6 車體

2.6.1 C80B(H、F)型專用貨車車體故障分析

通過對車體部分臨修故障趨勢分析，廠修、段修后運行至第17—18個月(約30～33萬km)時，車體故障率呈明顯上升趨勢(圖5)，主要故障類型為撐桿故障。2018年廠修、段修時，C80B(H、F)型專用貨車更換撐桿28 469根，輛均1.7根，運用(整備)作業(yè)中共發(fā)現(xiàn)撐桿折斷、丟失扣修519輛，占該車保有量的1.68%。

圖5 C80B(H、F)型專用貨車車體故障率隨時間變化圖

檢修中發(fā)現(xiàn)的主要故障為車門搭扣故障、上心盤座裂紋。2019年以來，在C80B(H、F)型專用貨車檢修過程中發(fā)現(xiàn)，車門搭扣螺栓、搭扣座鉚釘腐蝕失效故障日益凸顯，尤其是鉚釘套環(huán)失效故障嚴重，發(fā)現(xiàn)鉚釘套環(huán)失效455件，而且隨著運行時間的增加故障比例將會逐步上升。

2.6.2 C80E(H、F)型專用貨車車體故障分析

通過對車體部分臨修故障趨勢分析發(fā)現(xiàn)，段修后1個定檢周期內(nèi)發(fā)生的臨修故障整體故障率較低，且故障率變化與運行時間沒有明顯規(guī)律。

2.6.3 車體安全風險分析

對于C80B(H、F)型專用貨車，車體部分可能影響安全的故障模式是撐桿折斷、車門搭扣脫落，導致車體外脹侵限、車門開放。C80E(H、F)型專用貨車車體部分故障不明顯。

3 建議措施

根據(jù)上述故障分析，延長走行里程檢修后存在車輪踏面、鉤緩、制動等故障增多的安全風險。為保障車輛安全運用，提出對應的風險控制建議措施如下。

3.1 開展二級整備(專項修)，提升車輛運行品質(zhì)

C80B(H、F)型專用貨車運行至27～33萬km時，開展一次二級整備(專項修)作業(yè)，結合輪對磨耗規(guī)律制定輪對磨耗更換限度，對不能運行至下次定檢的輪對進行集中更換，同時對車內(nèi)撐桿、車門搭扣、鉤緩裝置、制動裝置等其他部位進行重點檢查、處置，降低檢修周期延長后車輛運用安全風險。

3.2 開展課題研究，完善相應標準

開展延長軸承壽命周期、研究摸索輪對磨耗規(guī)律、制動性能“冷熱輪”預報評判等技術攻關，適當調(diào)整及完善相應標準，以適應大秦線配屬貨車修程修制改革。

3.3 開展質(zhì)量攻關，提升配件質(zhì)量

針對鉤舌、鉤緩裝置尼龍磨耗板、制動閥、撐桿、制動管系橡膠密封件等易發(fā)生故障的配件，開展質(zhì)量攻關，研制與大秦線配屬貨車修程修制改革匹配性更強的新型配件。

3.4 擴大新技術應用，解決慣性故障

充分發(fā)揮新技術優(yōu)勢，將既有制動閥改造為主動潤滑制動閥，加大主動潤滑制動閥、燒結式濾塵器、石墨烯橡膠夾布膜板等新技術產(chǎn)品的裝車使用，提高制動系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性，降低運用故障率，延長制動閥檢修周期。

3.5 積極開展試驗驗證，保證修程修制改革穩(wěn)步推進

根據(jù)修程修制改革目標，制定完善列車試驗大綱，定期對試驗車輛狀態(tài)進行統(tǒng)計、分析、評估，確保修程修制改革穩(wěn)步推進。

4 結論

通過對上述關鍵部件的安全性分析可以看出，運用中采用的各種安全監(jiān)控裝置和手段可對早期故障進行預警，防止了故障的進一步惡化，起到了安全屏障的作用。首先，大秦線安裝有5T及AEI設備共計110套，這些安全監(jiān)控設備在日常運用檢修中發(fā)揮了重要作用，防止了一批典型故障和事故的發(fā)生，為貨車運行狀態(tài)監(jiān)控提供了有力的技術手段，進一步強化了貨車運行安全控制保障能力。其次，C80B(H、F)型專用貨車結合二級整備(專項修)可對延長走行里程后影響運行安全的故障進行處置；C80E(H、F)型專用貨車在既有修程定檢周期內(nèi)臨修故障率極低。經(jīng)分析表明，適當延長走行里程后，臨修故障率也不會出現(xiàn)大幅增加，行車安全風險較低。因此，可以得出，C80B(H、F)、C80E(H、F)型專用貨車修程修制改革安全性可控。