某型号内燃调车机空气制动系统改造

何延君

摘要：由于某型号内燃调车机使用过程中空气制动系统出现单元制动器卡滞、水分大等问题，通过查找原因发现是由其设计缺少空气干燥装置导致，因此对其进行技术改造，为了不造成该车型原有空气系统布局大的变动，通过分析对比选择了加装双塔型空气干燥装置，彻底解决了该型内燃调车机空气制动系统凝水的问题。

关键词：内燃调车机;空气干燥装置;单元制动器;缓解

0  引言

笔者原单位曾经采购了两台中车旗下某子公司设计并生产制造的某型号内燃调车机（以下简称调车机），可能是缺少设计生产经验，该型号调车机在使用过程中，同时出现较多的问题，典型的有空气制动系统水分大造成管路锈蚀、车速达到30km/h后前端驾驶室明显能感觉到车体抖动、车轴齿轮箱渗油等。这些问题一直影响这两台调车机的使用，厂家技术人员多次处理也未能得到解决，有的甚至技术人员也无处下手，无奈只能依靠自己力量进行研究。经过研究认为主要是设计缺陷导致，必须对其进行技术改造才能彻底整改。本文仅对空气制动系统的改造进行分析总结。

1  该调车机风源系统原理

该车空气制动系统原理空压机—总风缸部分如图1所示。

这套风源系统主要部件有空压机、冷却器、油水分离器、除水器、总风缸，油水分离器与除水器设计安装在冷却器后边，意在冷却后的压缩空气通过除油、除水工序后，其中的水、油等杂质被过滤掉后进入总风缸。

2  使用过程中存在的问题

2.1 风源系统水量大

每次用车后均须手动对总风缸排水，排水量较大，并且水中掺有铁黄色杂质。

2.2 除水器经常堵塞

除水器在此应具有自动排出管路内水分功能，但其经常自动排水不畅，导致风源系统供风不足，须经常更换除水器，维护成本较高。

2.3 个别单元制动器停放制动无法缓解

两车各有一台JSP-2型单元制动器多次出现停放制动无法手动缓解情况，司机在整备作业过程中多次发现操作停放制动无法缓解，其余单元制动器均能正常缓解，手动操作问题单元制动器手动缓解也无法缓解的问题，导致整备作业无法正常完成。该问题每次出现时，司机车上、车下频繁操作均无法缓解，技术人员也无法解决，并且公司内不具备自主拆解单元制动器的条件。而在停放一段时间再次试车试验时，又恢复正常了。这个问题是在使用了3年多的时间出现的，给行车安全和运营保障带来了极大的安全隐患，导致这两台车只能段内调车使用，无法参与正线施工及救援保障工作。

3  问题原因分析

3.1 风源系统水量大

通过分析风源系统，空气经过压缩后产生一定热量，也夹杂一定量的水分，同时空气压缩机工作需要润滑油润滑及冷却，压缩空气内也夹杂少量的润滑油，因此系统内设计油水分离器和除水器，压缩空气经过油水分离器过滤掉夹杂在压缩空气内的润滑油后，通过除水器排出水分，而除水器不能自动排出水分导致大量水分残存在压缩空气内，跟随压缩空气进入总风缸，同时风源系统多部件长期在内部潮湿的条件下工作，导致内部锈蚀。

3.2 除水器经常堵塞

风源系统部件、管路内部长期潮湿，而除水器的作用是排出少量水分，但系统内存在大量水分，因此除水器自动工作不畅通导致其内部积水，并且由空气压缩机到除水器之间部件、管路内部在长期潮湿环境下工作出现锈蚀，同时压缩空气内仍存在未被过滤掉的微小颗粒均进入除水器并积存下来导致除水器堵塞，也就加大了除水器的更换频次，系统问题未解决，在除水器更换不及时的情况下必然继续堵塞。

3.3 单元制动器不缓解

3.3.1 单元制动器手动缓解工作原理

带有手动缓解阀的JSP-2型单元制动器停车制动及手动缓解状态如图2所示。

当弹簧停车制动器处于制动时，在没有压缩空气缓解弹簧停车制动器的情况下，可用手缓解钥匙拉动弹簧停车制动器的手缓解拉手7，使棘爪与棘轮之间的锁闭脱开，实现手动快速缓解。这时在制动主弹簧1作用力下，棘轮可以自由地旋转，制动勾贝4向下移动，同时在螺纹副和塔式弹簧力的联合作用下，螺杆向回运动到全缓解位置。

当压缩空气重新充入储能缸体，制动勾贝压缩制动主弹簧，棘轮装置重新啮合，弹簧停车制动装置再次进入作用前的准备状态储能备用。

3.3.2 停放制动卡滞的主要原因

①主弹簧、螺纹副和塔式弹簧故障：拉动弹簧停车制动器的手缓解拉手后，棘爪与棘轮之间的锁闭脱开，但主弹簧、螺纹副和塔式弹簧这套回位装置未动作。

②棘爪和棘轮故障：用手缓解钥匙拉动弹簧停车制动器的手缓解拉手有动作，但棘爪与棘轮之间的锁闭未脱开。

3.3.3 结论

由于仅有两个单元制动器停放制动、手动缓解出现问题，因此可以排除控制电路和制动管路的问题，而这两个单元制动器手动缓解不工作的问题时而出现时而自动消失，说明主弹簧工作正常，因此可以排除主弹簧及螺纹副组合的问题，而风源系统内水分大导致的锈蚀出现在棘爪与棘轮锁闭装置上也是存在这种可能的，并且这两台车都存在使用频率不高每天仅进行整备作业的情况，而手动缓解装置由于使用频率低，由于风源系统的污染不排除会出现由于杂质、锈蚀出现卡滞的情况，需要具体拆解单元制动器可以确认。

3.4 问题原因总结

通過以上分析，可以确定由于除水器工作不畅，导致这两台车空气系统存在较大量水分及其它杂质，进而出现除水器堵塞、单元制动器停放制动卡滞等问题，因此必须对这两台车空气系统进行彻底改造，在压缩空气进入总风缸前去除水分、杂质。

4  整改方案

4.1 风源系统

改进油水分离器和除水器组合为空气干燥装置和油水分离器组合来降低整个系统内水量。

①空气干燥装置选型。干燥器有吸附式、冷冻式、潮解式、渗膜式及组合式等多种型式。由于吸附式、渗膜式使用成本较高，潮解式在国家标准中不推荐，而冷冻式对环境温度较为敏感，同时对公司采购的中車旗下另一公司轨道车空气制动系统进行对比，选取与该车同型的可连续供风并且无热再生式双塔空气干燥器，可防止轨道车辆制动系统及气动设备产生锈蚀、堵塞、凝水、结冰等现象，从而避免由上述现象引起的制动机及气动设备失灵而造成的行车和运行事故，延长制动系统及气动设备的检修周期，节省人工和检修费用。该型干燥器在其阀集板上设有温控加热管，3℃时可自动开启加热，可有效防止干燥器阀类在寒冷冬季结冰，适应的环境温度为-40～+50℃。经干燥器处理的压缩空气，其主要净化指标可达：含油量低于10ppm;含尘埃的颗粒不大于10μm;相对湿度低于35%。

②改造后的风源系统原理。改造后的风源系统原理如图3所示。

该空气干燥器进风管路装有油水分离器，压缩空气经油水分离器分离一部分液态油、水后进入干燥器，干燥器将压缩空气进一步过滤净化。

4.2 管路及部件

对两台车空气管路、风缸及连接件全部解体使用脱漆剂、草酸进行了除锈，为了加强防腐，管路、风缸除锈并清洁干燥后又做了内外镀锌处理，对检查锈蚀严重的连接件进行了更换。

4.3 单元制动器

由于单元制动器的拆解、试验、安装需要专业设备，现场不具备解体条件，再者维修人员没有单元制动器维修经验，即使解体发现问题或部件损坏现场也没有备件，同时两台车共16台单元制动器，JSP-1、JSP-2型各8台，需要全部解体维修，工作量较大，最终选择返厂维修。

4.4 制动机及阀件

两台车JZ-7制动机及全部阀件上试验台进行了校验。

5  改造后使用情况

两台车空气系统经过改造后，风源系统总风缸内水分较以前明显减少，可以说取得了成功。

参考文献：

[1]《YKG型压缩空气干燥器》.

[2]《JSP系列单元制动器使用说明书》.四川江山铁路配件有限公司.

[3]韦清涛，张兵奇，李博.轨道工程车辆用空气净化单元研究[J].铁路节能环保与安全卫生，2017，7（03）：164-167.

[4]《轨道列车中空调系统的空气干燥器介绍》.成都金牛制冷.

[5]李丽清.压缩空气干燥器的选型比较[J].广西工学院学报，2003（04）：69-72.