旅客列车抱闸故障报警器的研究与设计

卢桂云,张洪河

(1．郑州铁路职业技术学院，河南 郑州　450000；2．郑州铁路局郑州车辆段，河南 郑州　450000)



旅客列车抱闸故障报警器的研究与设计

卢桂云1,张洪河2

(1．郑州铁路职业技术学院，河南 郑州450000；2．郑州铁路局郑州车辆段，河南 郑州450000)

摘要：旅客列车抱闸故障报警器就是在空气制动装置上加装报警装置，能够及时对抱闸故障进行报警，尽早发现及时处理，有效防止或降低对车辆及线路的损害，提高客车运行的安全性。

关键词：旅客列车；抱闸；报警器；研究与设计

近年来，旅客列车空气制动故障频发，对旅客运输安全构成了较大的威胁，其中危害性最大的就是抱闸运行故障。车辆制动抱闸故障在运行过程中不容易被发现，只有依靠车站接发列车的外勤值班员来发现。一旦沿途车站人员未能及时发现并处理，客车长时间在制动抱闸状态下运行，就会造成轮对踏面擦伤、剥离、粘连等损伤，甚至造成线路、道岔等的损坏并导致轮对脱轨等严重事故，给客车运行带来极为严重的安全隐患。在空气制动装置上加装报警器，能够及时对抱闸故障进行报警，尽早发现及时处理，就能有效防止或降低对车辆及线路的损害，提高客车运行的安全性。

1抱闸运行的原因分析

空气制动装置抱闸运行的主要原因包括：104阀内部故障引起的缓解不良故障；104阀稳定性不良；检车乘务员操作失误造成的不缓解或意外制动故障；机车操纵人员误操作引起的意外制动故障；冰雪天气引起的缓解不良故障。故障原因分析如下。

1.1104制动阀内部故障引起的缓解不良

104制动阀缓解原理：列车管增压，制动管与工作风缸压力差足够大时104阀主鞲鞴下移，容积室压力空气经主阀作用部排气口排出，均衡鞲鞴下移，制动缸压力空气通过均衡鞲鞴杆轴向中心孔经均衡部排气口排出，实现缓解。制动缸缓解慢或不缓解主要有以下几种情况：①均衡模板破损。缓解时，均衡鞲鞴上方的制动缸压力空气经模板破损处流至均衡鞲鞴下方，与容积室压力空气一起经作用部排气口排出，就会造成缓解慢的故障。②均衡阀脱胶。缓解时，均衡鞲鞴虽下降，但均衡阀脱落的胶皮紧贴在均衡鞲鞴杆顶部，封住轴向中心孔口，制动缸压力空气无法排出，就会造成不缓解故障。③作用部主鞲鞴S型模板破损或密封圈漏泄，主鞲鞴无法形成缓解位，会造成缓解不良故障。④104制动阀的大滤杯由于清洗不及时而堵塞，也可能引起缓解不良的故障。

1.2104制动阀稳定性不良引起的自然制动

104制动阀稳定弹簧较弱或者主阀滑阀充气限速孔堵塞，制动管稍微减压就引起主鞲鞴上移，形成制动位，使制动机自然制动。

1.3检车乘务员误操作造成的制动故障

检车乘务员操作失误造成104制动阀的制动故障主要有以下几种情况：①运行途中出现制动故障又无法排除，需对车辆制动系统进行关门处理时，截断塞门关闭后未排风。一旦截断塞门至主阀通路上存在漏泄，达到一定程度后就会使104制动阀主阀主鞲鞴上移达到制动位，副风缸压力空气进入制动缸产生制动作用而造成抱闸运行。②运行途中出现制动故障，制动关门处理时，在制动情况下关门未排风造成的抱闸运行。③在处理基础制动故障时关门未排风，并且将缓解阀打开或复位时只是将缓解阀恢复，未开通截断塞门造成抱闸运行。

1.4环境因素造成104阀制动故障

冰雪覆盖造成排气口堵塞，104制动阀无法达到缓解位或制动缸压力空气在缓解时无法排出，致使列车制动后无法缓解，造成列车的抱闸运行。

1.5机车误操作造成104阀制动故障

列车制动管过充会引起列车意外制动或紧急制动。过充后的车辆工作风缸、副风缸风压超过列车管定压后，会造成列车管充至定压时无法缓解，从而造成列车的抱闸运行。调车机过充后的车辆编入运用列车其危害更大。

2非正常制动监测报警系统的设计原理

2.1制动机作用原理分析

(1)制动。当制动主管和各风缸压力空气达到规定压力时，列车在实施制动时制动管减压，使104制动阀达到制动位，副风缸压力空气进入制动缸实现制动作用。相关标准如下：①《运规》。制动/缓解感度试验，制动管压力达到定压时，制动位减压50 KPa之前必须发生制动作用。②《机车操作规程》(铁运[2012]281号)第二十八条。机车施行常用制动时，初次减压量不得少于50 KPa。③104制动阀705试验台试验指标。104制动阀须在列车制动管减压20 KPa以前发生局减作用。发生局减作用时，制动缸风压为50～70 KPa，制动管减压40 KPa以前发生制动作用。

(2)缓解。制动管增压时，104制动阀达到缓解位，制动缸压力空气经104制动阀排风口排出，实现制动缸缓解。

客车《运规》规定：制动管定压为600 KPa，缓解时列车制动主管风压为定压；列车缓解感度试验，全列车需在1分钟之内缓解完毕；单车缓解感度试验,制动缸缓解完毕的时间应为30秒。

2.2报警系统的逻辑判断原理设计

分别在列车制动管及制动缸管路上加装空气压力开关及外部报警装置，报警电路设置延时继电器。

结合列车实施制动和缓解时《运规》和《机车操作规程》的相关规定，制动故障抱闸报警系统中制动管路压力开关闭合压力设置为大于等于580 KPa，制动缸管路上压力开关闭合压力为大于等于100 KPa，延时继电器延时时间为30秒。通过报警系统电路的逻辑判断并保持一定时间(30秒)后对列车制动状态进行判断。

列车正常缓解状态下：制动管风压大于580 KPa，制动管管路压力开关闭合；制动缸管路风压低于100 KPa，制动缸管路压力开关断开；报警电路处于断开状态不产生报警作用。

列车正常制动状态下：制动管压力低于580 KPa(机车施行常用制动时，初次减压量不得少于50 KPa)，制动管管路压力开关断开；制动缸管路风压大于100 KPa，制动缸管路压力开关闭合；报警电路处于断开状态不产生报警作用。

列车出现制动故障后：列车管达到定压时，车辆制动机不缓解、缓解慢或出现意外制动，此时列车制动管压力大于580 KPa，制动管管路压力开关闭合；制动缸在非正常状态下管路风压大于100 KPa，制动缸管路压力开关闭合；报警电路处于开通状态，在报警电路上加装延时继电器，报警器电路持续开通30秒后产生报警作用。

报警电路设有两个指示灯，其中一个为抱闸故障指示灯，列车处于故障抱闸状态时会持续亮灯，故障消除即灭灯。另一个指示灯为故障抱闸报警指示灯，只要出现过故障抱闸情况，不论现在是否仍处于故障抱闸状态都会持续亮灯，只有消除故障并需人工复位后才会灭灯。

2.3报警器不能预报的意外制动情况

因车辆104分配阀使用的副风缸容积较大，加上机车风泵的限制，列车初充气时间较长；如果充气时间不够，司机就将制动阀手把放置在保压位，就有可能引起意外制动。如果制动管风压低于580 KPa(报警器压力开关设定值)，报警器就不会报警，这属于机车操纵问题，一般是在停车情况下，司机再充风即可消除这种问题，对安全影响也相对较小。

3报警器的电路设计

制动抱闸报警装置由压力开关(两种)、延时开关、报警装置、风表、配线组成。制动管压力开关安装在车辆截断塞门与中间体之间，制动缸管路压力开关安装在缓解阀与制动缸之间，简易电路如图1所示。

报警系统装置需进一步设计记忆功能以方便查询，安装位置及线路走向也需要进一步设计。如果投入应用，可以在此基础上进一步开发，通过利用压力传感器代替压力开关，加装逻辑判断装置、网关等进一步丰富报警器功能。

图1　报警器简易电路图

4试验程序

(1)性能良好的104制动阀进行制动机单车试验，要求试验过程中报警器不应产生报警作用。

(2)性能良好的104制动阀稳定性试验。考虑到列车运行途中出现漏泄故障或司机误操作制动阀后列车管出现少量减压并引发车辆104制动机产生局减或制动作用，列车管分别减压10 KPa，20 KPa，30 KPa进行模拟试验。

由于104阀具有一定的稳定性，少量减压时一般应不会产生制动作用，报警器不会产生报警作用。

(3)人为设置制动缸不缓解故障试验，要求报警装置产生报警作用。

(4)在编组制动性能良好的列车中进行列车制动机全部试验，要求试验过程中报警器不产生报警作用。

5结语

空气制动装置制动抱闸报警器的结构设计简单、经济耐用，稳定性好。能够准确预报故障状态的制动抱闸，并且其安装不会对既有空气制动系统带来功能干扰；非报警情况下不耗电，对既有电路没影响；对现有车辆的加装改造简单，易于推广。

参考文献

[1]中国铁路总公司.铁路客车运用维修规程[M].北京：铁道车辆出版社，2015.

[2]中国铁路总公司.机车操作规程[M].北京：铁道车辆出版社，2012.

[3]谢新民.客车中途抱闸的原因及处理[J].铁道运营技术,2012,18(4):42-43.

[4]徐安军.旅客列车车辆意外紧急制动及自动抱闸研究[D].成都：西南交通大学，2012.

[责任编辑：赵伟]

收稿日期：2016 - 03 - 05

项目基金：郑州铁路职业技术学院教科研课题(2014JKY028)

作者简介：卢桂云(1966—)，女，河南郑州人，郑州铁路职业技术学院机车车辆系副教授。 张洪河(1966—)，男，河南郑州人，郑州铁路局郑州车辆段高级工程师。

中图分类号:U270.35

文献标志码:A

文章编号：1008-6811(2016)02-0025-03

Research and Design of the Passenger Train Brake Fault Alarm

LU Guiyun，ZHANG Honghe

(1．Zhengzhou RailwayVocational and Technical College, Zhengzhou 450052,China；2．Zhengzhou Vehicle Section, Zhengzhou Railway Bureau， Zhengzhou 450000, China)

Abstract:Passenger train brake failure alarm is equipped in the air brake device,which can send brake fault alarm timely,the fault is found and processed as soon as possible, this can prevent or reduce the damage to the vehicles and routes,improve the safety of the passenger train.

Key words:passenger train; brake; alarm; research and design