利用TCDS 制动监测不分段查找支管漏泄故障方法的研究

王 凯 中国铁路上海局集团公司上海车辆段

车制动故障在行车过程中时常发生，是影响车辆运行安全的重要因素之一，而制动保压位漏泄故障占制动故障的大部分比例。目前，上海车辆段对于发生制动故障的故障车辆查找采用分段查找（见图1）的方式，减压170 kPa 后通过关闭1/2，1/4,1/8 处车辆间折角塞门，不断缩小漏泄车辆范围直至判断出漏泄车辆，但该方法耗时较长，每次分段后必须经过打开关闭的车辆间的折角塞门进行充分缓解再减压的过程，严重影响运输组织秩序。

图1 车列分段示意图

1 TCDS 制动监测系统

1.1 系统简介

铁路客车运行安全监控系统（Train Coach Running Diagnosis System）的制动监测子系统是通过安装在列车管截断塞门前的列车管压力传感器和缓解塞门后的制动缸压力传感器采集列车管和制动缸压力数据并传至车厢级主机，再通过列车网络车厢级主机将单车的传感器压力数据传至列车级综合监测诊断系统，全列风压数据最终体现在监控显示屏上。

1.2 存在问题

制动监测子系统能够识别部分车辆制动系统故障，对危机行车安全的严重故障给予提示，目前主要分为1 级报警（危机行车安全）、2 级报警（影响设备正常使用）、3 级报警（一般性故障）等级，包含严重自然制动、严重异常制动、严重缓解不良等21 类报警情况，均为通过系统预先设置的判别公式对采集的数据进行判断。但对于乘务途中制动漏泄故障，例如制动缸漏泄，若制动缸压力未下降至0，那么系统则不会出现“自然缓解”的报警提示，无法在乘务途中处置漏泄故障提供指向性的帮助。

2 不分段查找漏泄故障方案的提出

2.1 制动保压漏泄制动机动作原理

当制动缸出现漏泄情况，均衡部均衡活塞上部的压力随之下降，导致均衡活塞的两侧产生了压力差，均衡活塞失去平衡，在容积室风压的作用下推动均衡活塞向上移动，均衡作用阀被均衡作用活塞杆顶开，此时副风缸和制动缸连同，副风缸再次向制动缸进行补风。副风缸因补风作用导致缸压降低，降低到低于列车管管压后，列车管向制动缸进行充风。

2.2 利用TCDS 制动监控系统不分段查找方案的提出

目前，制动故障主要以制动缸及支管漏泄为主，根据制动保压漏泄制动机动作原理，车列中若出现车辆漏泄，该车制动缸压力应出现下降，考虑到管系微小漏泄，其他车辆制动缸压力应基本保持不变或出现轻微下降。故提出利用TCDS 制动监控系统通过工程师车观察风压变化的方式查找制动漏泄故障的可行性试验。

2.3 试验方案

本次试验共制定了6 次试验方案，设置3 次故障，1 min贯通漏泄量（减压 100 kPa）分别控制在 10±2、20±3、40±5kPa，通过减压100 kPa 和减压170 kPa 观察监控显示屏现象，并记录判断故障时间，通过TCDS 地面专家系统下载数据再进行精确分析，试验方案具体为：

试验1：1 min 贯通试验主管漏泄量控制在10±2 kPa 后，减压100 kPa 进行查找。

试验2：1 min 贯通试验主管漏泄量控制在10±2 kPa 后，减压170 kPa 进行查找。

试验3：1 min 贯通试验主管漏泄量控制在20±3 kPa 后，减压100 kPa 进行查找。

试验4：1 min 贯通试验主管漏泄量控制在20±3 kPa 后，减压170 kPa 进行查找。

试验5：1 min 贯通试验主管漏泄量控制在40±5 kPa 后，减压100 kPa 进行查找。

试验6：1 min 贯通试验主管漏泄量控制在40±5 kPa 后，减压170 kPa 进行查找。

3 试验情况

3.1 试验列车基本信息

3.1.1 车次信息

Z163/4 次（上海-拉萨）B 组。

3.1.2 编组信息

编组15 辆，车号及方向如表1 所示。

表1 Z163/4 次B 组列车编组表

3.1.3 故障车设置

本次试验所有漏泄点均设置在676114 车单元制动缸管系处。

3.2 试验结果

图2 试验1 风压数据曲线图

贯通试验1 分钟漏泄量调整至11 kPa 后开始试验1，选取减压起始点称为A 点，选取故障车676114 车制动缸压力峰值点为B 点，选取充风试验结束点为C 点。

通过图2 风压数据显示，可以观察出676114 车在B 点后呈明显下降趋势，其余14 辆车制动缸压力基本保持不变。故障车辆676114 可以在B 点后可明显观察发现，我们将A至B 点的时间差称为故障判断等待时间T，试验1 中T 为2分46 s。

选取故障车676114 为研究对象，如图3 所示，可清晰观察到B 点后该车制动缸压力随着列车管同步下降，整个B 至C 点过程下降速率基本相同。

图3 试验1 中677114 车贯通试验制动风压数据曲线图

同理，按照试验方案依次进行试验2 至试验6，整个试验结果如表2 所示。

表2 试验1 至试验6 故障判断等待时间t 统计表

4 试验结论

4.1 制动缸及管系漏泄不分段查找的可行性。

通过试验1 至试验6 可发现，制动缸及其管系漏泄可利用TCDS 监控显示屏进行观察处置，达到稳定状态后，当某辆车制动缸及其管系出现漏泄可在不分段的情况下进行故障车的判断，大大缩短了乘务途中故障应急处置时间。

4.2 漏泄量与判断故障等待时间t 的管系。

如表2 所示，当漏泄量越大故障等待时间t 越短，这与制动保压漏泄制动机动作原理相符合，该过程主要存在副风缸向制动缸进行补风的过程，导致在A 至B 段漏泄车辆的制动缸未出现下降，当副风缸与制动缸达到均衡后，副风缸与制动缸压力差基本为0，此时制动缸压力出现明显下降，可通过工程师车监控显示屏观察到该现象进而判断出漏泄车辆。判断故障等待时间可为乘务途中制动保压漏泄故障应急处置提供依据，当贯通漏泄量为17 kPa 时，列车管减压量在170 kPa 时，t 值为46 s。当漏泄量越大，判断故障等待时间t 越短。按照《铁路客车运用维修规程》的要求，当车辆每分钟漏泄量大于等于20 kPa 时才需停车处理，故从减压动作开始后持续观察监控屏持续2 min 之内便可发现漏泄车辆。

5 结束语

针对25T 型列车，可采用查看TCDS 风压监控数据查找的方法进行，制动支管漏泄分段查找耗时长的弊端可以完全避免，TCDS 监控车判断制动漏泄故障方法将成为更迅速更准确的应急处置手段。

与此同时，在新方法下2 位车辆乘务员站位与传统的分段查找首尾各1 人有所改变，采用TCDS 制动监测系统处置故障时，乘务员必须分别在机次1 位和工程师车，工程师车乘务员负责判断故障车，机次1 位乘务员负责关闭机次1 位折角塞门和处理故障车。

在处置故障过程中，车辆乘务员需对减压量和判断故障等待时间有所掌握，工程师车乘务员通知机车乘务员减压170 kPa 稳定后，要求机次位车辆乘务员关闭机次1 位车辆折角塞门，并持续观察工程师车监控显示屏制动系统界面1 min-2 min，发现故障车后持续对比观察制动缸压力20 s 以上，确保判断准确。

TCDS 制动监测系统通过对数据的实时记录，还原了整列车列车管、制动缸压力变化的过程，使我们对制动保压漏泄故障有了更深刻的认识。结合制动机原理，研究出了利用TCDS 制动监测系统查找列车途中查找制动保压状态下的漏泄车辆的新方法，对客车制动系统问题的深入研究提供了大量的有效数据，保障了客车运行安全稳定。