高速列车制动系统气制动泄漏故障快速检测方法

高速列车制动系统气制动泄漏故障快速检测方法

李忠义，程建一

中车唐山机车车辆有限公司、河北省唐山市 064000

摘要：近年来，高速铁路的发展在我国日新月异，不仅极大的提高了我国的铁路运输效率，而且极大的促进了我国的经济发展。高速列车是高速铁路的运输设备，其制动系统采用气制动方式，在实际运行过程中，可能会出现气制动泄露故障，导致安全隐患，如何快速准确的检测气制动故障并及时进行排除，是保障高速列车安全运营的基础。本文简单分析高速列车制动系统气制动泄露故障快速检测方法。

关键词：高速列车；制动系统；气制动泄漏故障；快速检测

前言

制动系统是高速列车的重要组成部分，是一种用于使高速列车减速或停止并确保安全行驶的装置。高速列车制动系统一旦出现故障会导致极大的安全隐患，由于制动系统组件较多，因此故障类型也较多，使得难以评估和检测高速列车制动系统故障。因此，准确了解高速列车制动系统的故障特征，分析故障特征并建立适当的诊断系统非常重要，可以达到快速检测故障，并及时排除故障的目的。

1.高速列车制动系统

1.1制动形式分类

按制动形式分类，黏着制动和非黏着制动是高速列车制动的两种重要类型。其中，在轨道和车轮之间产生的摩擦力的作用并执行的制动方法被称为黏着制动或摩擦制动。在黏着制动中，制动力受车轮与轨道之间的黏着力的限制，并且最大制动力不超过黏着力。黏着制动是当前的主要制动类型，例如闸瓦制动、盘形制动、动力制动（电制动）、液力制动等制动方式都属于黏着制动[1]。黏着制动将闸瓦压紧在车轮的踏面上进行制动时，闸瓦与车轮之间的摩擦会在钢轨与车轮接触点处产生与移动方向相反的反作用力，即制动力。在这种制动方式中，闸瓦、车轮和轨道是高速列车制动的三个主要要素。非黏着制动指的是不是由轨道和车轮之间的摩擦力作用并执行制动的方式，比如电磁制动和涡流制动。这种制动的特征是所产生的制动作用力大小与车轮与轨道之间的黏着力大小无关，当前在高速列车中，非黏着制动主要作为辅助制动方式应用。

1.2高速列车制动系统的动力源

高速列车制动系统采用的动力源主要有两类，分别是电制动和空气制动，其中空气制动又分为纯空气制动和非纯空气制动。空气制动主要使用高压封闭空间中的气体作为动力源来控制和传输制动信号。电动制动根据动能使用的不同又分为电阻制动和再生制动，其是将高速列车的动能转化为电能，再变成热能消耗或反馈回电网的制动方法，在制动过程中优先考虑再生制动。尽管当前的电制动可以从牵引动力单元获得非常充分的制动动力，但在高速动车组的制动系统中空气制动仍然非常重要，这是由于在使用电制动时，采用直流牵引电机的高速列车的制动力会随着列车速度的降低而降低，因此，如果没有其他辅助制动方法，列车将由于惯性而无法快速停止，需要较长时间滑行依靠摩擦力停止。尽管使用交流电动机作为动力牵引装置的高速列车可以达到通过改变转速差来改变制动力大小，但从理想的角度和理论的角度来看，高速列车的速度并不直接限制制动力，而能够高效运行的可靠电动制动装置，仍处于实验室理论研究的阶段[1-2]。因此，综上所述，以气制动作为辅助制动方式仍然必不可少。

1.3空气制动的主要构成及功能

空气制动系统的组成分为压力空气供应部分、空气制动控制部分和基础制动装置。压力空气供应部分主要为空压机、总风缸等设备，是为整个制动系统提供动力源的装置。机车部位安装空气压缩机和总风缸，它们的功能是分别产生压缩空气和储存压缩空气，并将其提供给整个列车的制动管路。空气制动控制部分主要包括给风阀、自动制动阀以及给风阀制动管，其中总风缸的压力先由给风阀进行控制，并在到达预定压力后通过自动制动阀进入到制动管中，自动控制阀可以通过控制空气的冲排而控制制动管中的空气压力。制动管是一条贯穿整个高速列车的压缩空气管路，并将压缩空气提供给高速列车上每个车厢的制动装置。当高速列车行驶和停止时，机车人员使用自动制动阀来调节高速列车制动管路中的压缩空气压力[4]。三通阀连接到制动管路，并在制动管路中的压力发生变化时起作用，是空气制动装置的主要部件。基础制动装置是传统机械制动装置，目前常采用夹钳式装置，其结构简单，性能可靠，在制动时制动力会通过闸瓦夹紧车轮或制动盘实现制动目的。

2.高速列车制动系统气制动泄漏故障快速检测方法

高速列车的空气制动系统由几个部分组成，使用过程中某些组件可能会发生故障，导致气制动泄漏，接下来分析高速列车制动系统气制动泄漏故障以及如何快速检测到它们。

2.1高速列车气制动管路泄漏故障

列车运行时，空气制动系统制动装置能否正常动作取决于制动管路中压缩空气产生的动力，因此，出现高速列车制动系统气制动泄漏故障时要首先检查制动管路是否被阻塞或泄露。检查高速列车管路是否阻塞非常容易，可以将制动管路视为一根中空的管路，在正常情况下，管路前后的压力必须相同，根据这一原理，可以通过判断制动管路的前后压力差确定管路是否正常。如果管路出现泄漏故障，检测管路泄漏位置的方法也非常简单，首先将总风缸打满风，通过控制截断塞门使被检测管路充满空气，然后在每个管路的接头位置涂抹肥皂水观察是否产生气泡进行检测，由于接头数量较多，为了降低工作量，可以先进行保压测试，确认泄漏量超出标准值后再针对性涂抹肥皂水寻找泄露位置，可以达到事半功倍的效果。

2.2高速列车空气管路折角塞门故障

折角塞门是用于切断高速列车制动管路中气流的附件，折角塞门的把手设计是结构简单、可靠性高的直柄式把手，但是在开通状态下存在着无法自锁的问题。因此，在实际使用中常常出现折角塞门意外关闭的故障。由于高速列车空气制动系统主要依靠压缩空气提供动力源，如果折角塞门意外关闭，则会导致气流截断，从而无法持续提供动力源，因此，在进行制动期间，必须保持折角塞门开通状态才能保证空气制动系统有效提供制动力，实现制动目的。引起折角塞门意外关闭可能是由于以下原因造成的：列车出发时的车站工作人员未接通制动风管；行人在进入高速列车时故意或无意地关闭；人为技术性破坏等，上述原因可能导致高速列车空气管路折角塞门故障，造成空气制动系统失效，甚至引发事故。

2.3高速列车软管接头松动

高速列车行驶时，制动软管接头随着软管的晃动可能会松动甚至掉落，从而导致气制动泄露故障。主要原因有软管接头处弹性环上螺母施加压力过大，无法带动弹性环前进，因此导致橡胶环不紧密产生泄漏故障；平垫圈厚度不足，陷入了螺母凹槽内，与橡胶环接触不紧密导致泄漏故障；橡胶环使用时间过长，老化变形，导致接触不紧密，出现泄漏故障等。

2.4高速列车风缸故障

高速列车上有总风缸、空簧风缸、制动风缸等，总风缸存储空气压缩机产生的压缩空气，并且车辆上所有需要压缩空气的地方都必须使用总风缸中的空气。一般来说，风缸故障的可能性极小，但不能排除可能性。如果在对高速列车的管路、连接和其他阀门的问题进行故障排除后，高速列车依然存在气制动泄露故障，则可以仔细检查风缸是否有问题。当前，大多数风缸问题是由风缸内隔板裂引起的泄漏故障。因此，风缸制造商必须继续创新焊接技术，以确保风缸质量并满足风缸质量要求。

结束语：

高速列车制动系统直接关系到列车安全，因此非常重要，其中气制动故障主要是由于空气制动系统中的组件损坏引起的，因此在实际工作中要认真检查组件，确保组件运行状态，从而避免出现类似故障，保证列车安全运营。

参考文献：

[1]周东华，纪洪泉，何潇.高速列车信息控制系统的故障诊断技术[J].自动化学报，2018，44（07）：1153-1164.

[2]徐杰，曹梓楠，呙林锋.CRH3型动车组空气制动系统的两种控制模式[J].上海工程技术大学学报，2017，31（01）：61-65.

[3]左建勇，韩飞，胡薇.地铁列车紧急制动故障特征再现仿真[J].交通运输工程学报，2015，15（05）：44-49，56.

[4]朱海燕，张涛.HX_D1机车空气管路泄漏检测方法研究[J].铁道机车车辆，2013，33（04）：83-87，116.