U5A型空重車調整閥應急膜板制作與可行性調研

馬磊

（中國鐵路成都局集團有限公司成都車輛段技術信息科，成都 610031）

目前，成都車輛段共計配屬了18輛裝用空重車調整閥的客車。其中，UZ25K型車4輛，XL25K型車4輛，SYZ25B型 車10輛。UZ25K型 車 和XL25K型 車 通常處于列車首尾兩端，一旦尾部一位車發生空重車調整閥故障是不允許關門處理的。可以采用的應急方法主要有以下2種：

（1）將機次位的空重車調整閥換至尾部車輛，并將機次位車輛作關門處理。此種方法相當耗時，且存在轉向作業時，頻繁更換空重車調整閥，容易導致乘務員誤操作和配件傷人風險。

（2）平時機次和尾部均各備用1套U5A空重車調整閥。一旦出現故障，直接更換備用閥。此種方案存在乘務員對U5A空重車調整閥的管理不到位、配件搬運困難、操作不便的缺點。

針對以上2種方案存在的問題，并結合U5A空重車調整閥工作原理，現制作一種應急膜板，可以在U5A空重車調整閥故障時，代替原故障空重車閥，由104型或F8型分配閥直接控制車輛的制動緩解狀態，達到途中快速有效應急的目的。

1 具體方案

1.1 U5A空重車調整閥工作原理（以裝用104型分配閥的車輛為例）

列車制動時，104型分配閥的壓力空氣通過先導風缸→安裝座通往先導膜板室風路孔→空重閥先導膜板室風路孔，進入到空重閥先導膜板下室，引發先導活塞向上移動，通過杠桿作用，給排閥活塞也同時向上移動，首先關閉給排閥小閥口，然后推動給排閥上移，使大閥口開放，副風缸壓力空氣進入制動缸，產生制動作用，U5A空重車調整閥組成如圖1所示。

圖1 U5A空重車調整閥組成

列車緩解時，104型分配閥首先發生緩解作用，空重閥先導膜板下室的壓力空氣通過空重閥先導膜板室風路孔→安裝座先導膜板室風路孔→先導風缸→104型分配閥排向大氣，先導膜板下室空氣壓力降為0，先導活塞回到底部，下杠桿、滾輪、上杠桿、閥桿和給排閥活塞，在給排閥活塞彈簧的作用下向下移，給排閥在其上部小彈簧作用下關閉給排閥的大閥口，切斷副風缸經給排閥上方通向制動缸的通路，并且打開給排閥活塞頂端的小閥口，使制動缸的壓力空氣經過給排閥活塞中心的通路排向大氣，發生緩解作用［1］。

1.2 設計方案

（1）應急膜板共計安裝螺栓孔4個，制動缸通路（沉孔）1個、先導風缸通路（沉孔）1個、安裝膠墊上副風缸凸出部分落槽1個，并且制動缸通路、先導風缸通路通過暗孔（為保證緩解時間不超標，其直徑選擇?=12 mm）相通。暗孔加工時需要從側面鉆孔，形成的工藝孔需要攻絲（直徑?=14 mm），安裝M14的螺堵或螺栓。膜板材質為304不銹鋼，應急膜板設計示意圖如圖2所示。

圖2 應急膜板設計示意圖

（2）應急膜板采用原有雙頭螺栓、M12的螺母及平墊、特制鋼制套筒（內徑M14，長為110 mm）進行安裝緊固，如圖3所示。

圖3 緊固方案效果圖

（3）應急膜板安裝橡膠墊使用原有U5A空重調整閥膠墊，如圖4所示。

圖4 應急膜板安裝橡膠墊

（4）具體尺寸根據空重閥安裝面尺寸進行測算所得。

（5）應急模板加工實物如圖5所示。

圖5 應急膜板加工實物

2 可行性分析及試驗效果

2.1 可行性分析

當空重車調整閥在途中發生故障時，用應急膜板替換空重車調整閥后，則全車制動系統僅受104型或F8型分配閥的控制，相當于無空重車調整閥的車輛。以裝用104型分配閥的車輛為例，其列車制動緩解時風路走向如下所示：

（1）列車制動時風路走向

（2）列車緩解時風路走向

2.2 現車試驗效果

（1）應急膜板和原有U5A空重調整閥安裝膠墊，其效果如圖6所示。

圖6 應急膜板加修實物尺寸檢測

經檢測，加工尺寸符合設計尺寸要求，現車安裝效果如圖7所示。

圖7 現車安裝效果

（2）現車試驗效果

應急膜板裝車后，按照《鐵路客車運用維修規程》單車試驗要求對裝用車輛進行了制動和緩解感度試驗、制動安定試驗和緊急制動試驗，各項評價指標均合格，且風路走向與可行性理論分析完全一致，故能夠滿足應急要求。現車使用應急膜板后的試驗數據詳見表1。

表1 使用應急膜板后的試驗數據（車號XL25K205896，F8型閥）

該膜板作為乘務備品已在成都車輛段配屬的3組25K型車編組首、尾車上進行了配備。

2.3 工作量對比

現對途中使用應急膜板套裝（含應急膜板1塊、特制鋼制套筒4根、平墊4個、螺母4顆）、備品閥、閥互換3種故障應急處置方案進行工作量測定。在測定前，首先設置以下模擬條件：

（1）在方案1（采用應急膜板套裝方案）中，假定首、尾車乘務室各有1套應急膜板套裝。

（2）在方案2（采用備品閥方案）中，假定首、尾車乘務室各有1套空重車調整閥備品。

（3）在方案3（采用閥互換方案）中，假定鄰車剛好裝配了空重車調整閥。

（4）應急處置從故障車乘務室開始至返還乘務室結束。

工作量測定結果如下：

（1）方案1工作量：從乘務室將應急膜板套裝1套及2把扳手拿至車下故障閥附近，約20 s；車輛關門排風，并排盡總風缸余風，約65 s；拆卸故障空重車調整閥，并安裝應急膜板，約240 s；將各塞門或把手恢復至正常位，約30 s；將故障閥及工具搬至乘務室，約30 s，總計，約385 s，即6 min 25 s。

（2）方案2工作量：從乘務室將空重車調整閥備品1套及2把扳手搬至車下故障閥附近，約30 s；車輛關門排風，并排盡總風缸余風，約65 s；拆卸故障空重車調整閥，并安裝備品閥，約240 s；將各塞門或把手恢復至正常位，約30 s；將故障閥及工具搬至乘務室，約30 s，總計，約395 s，即6 min 35 s。

（3）方案3工作量：從乘務室拿工具至鄰車車下空重車調整閥位置附近，約50 s；對鄰車關門排風，并排盡總風缸余風，約65 s；拆卸鄰車空重車調整閥，并將其搬至故障車，約150 s；按照方案2對應步驟對故障車進行關門排風、更換故障閥、恢復各塞門或把手位置，約335 s；將故障閥及工具搬至鄰車，約30 s；按照方案2對應步驟安裝故障閥、恢復各塞門或把手位置，并將工具拿回至乘務室，約200 s，總計，約830 s，即13 min 50 s。

經過對3種應急方案對比分析，可以發現：從作業步驟及體力消耗上來看，方案1和方案2步驟基本相同，體力消耗方案2略高，方案3較為復雜，體力消耗也最大（每套應急膜板套裝重量約1 kg，而每套空重車調整閥約20 kg）。從耗時上來看，方案1最少，方案2稍長，方案3最長。從應急成本、備品管理等方面來看，方案1需要在首、尾車各配備1套應急膜板套裝但成本較低；方案2需要在每個所需編組的UZ25K或XL25K型車上各配備1套空重車調整閥的話，則消耗的空重車調整閥備品量較大，成本較高且不便于乘務備品管理；方案3雖然不需要額外準備應急膜板套裝或閥備品，但在實際的車輛編組中空重車調整閥較常見于在首、尾的郵政車或行李車中，而其鄰車剛好裝有空重車調整閥的情況較為少見，這無疑將進一步增大乘務員應急處置工作量，從而延長應急時間。

2.4 應急膜板套裝優缺點分析

優點：可以保證在途中如遇空重車調整閥故障時，具有不關門排風、作業量少、操作簡單、快捷且有足夠制動力的特點。

缺點：該應急膜板無法實現根據空、重車情況自動調節制動缸風壓，相當于始終處于重車位（如在安裝104分配閥的條件下，制動狀態時單元制動缸風壓約為420 kPa）。

3 結語

U5A型空重車調整應急膜板雖然無法達到根據空、重車情況自動調節制動缸風壓的效果，但是可在首尾車空重車調整閥途中故障時，實現不關門、快速應急、操作簡單且能保證故障首尾車依然具有足夠的制動力。因此，在途中處理空重車調整閥故障時，具有一定的應急處置價值。