轨道交通车辆制动用中继阀的可靠性

周忠海 朱振海 聂佩琦

摘要：随着经济的不断发展，城市交通的不断扩容，其中和地铁相关性非常大的中继阀研究得到了广泛的讨论。本文主要是对中继阀的可靠性、可能产生的问题、对策进行相关的探讨。

关键词：轨道交通;中继阀;车辆制动

0  引言

由于轨道交通有运营密度高、行车间距小、站间距离短、必须要多次制动、牵引的特点，从而使得制动系统承载了很重的压力。如果制动系统一旦发生故障，就会引起各种各样的问题出现。而在地铁制动系统故障中，一般都是以制动不缓解为主要故障因子，而造成的问题也是最严重的。

1  轨道交通与中继阀的概述

在世界各国进行制动系统设计时，普遍认为空气制动是比较可靠的安全制动方式。而通常情况下来说，轨道车辆用的空气制动系统主要分为三类：快速制动、常用制动、紧急制动。而工作原理则是通过列车首尾的供风单元获得风源，然后根据各自的控制系统产生相应的控制压力信号，然后由中继阀进行动能放大，输入到基础的制动装备当中，最后由基础的制动设备实现制动。从中继阀结构上来看，主要分为供气阀、排活塞、复位弹簧等。从中继阀的作用上来看，中继阀是实现风能放大的设备，是一种收发装置机器，在整个制动系统中，处于一种核心位置。

2  中继阀的安全问题

2.1 常用制动不缓解故障

通俗来讲，制动不缓解的故障是指，制动能力出现严重的衰退，由此无法按照既定指令完成缓解动作的故障。据大量的资料显示，中继阀泄露的主要原因是，复位弹簧老化与密封圈老化。由此可以看出，所谓的常用制动不缓解故障的主要原因在于中继阀因为使用时间过长，从而导致零部件发生老化。而当复位弹簧开始老化后，弹簧的弹性就会出现衰弱，进而让近气路延迟关闭，导致中继阀的泄露。如果进气量严重超标，就会让制动缸的缓解压力的时间发生延长，甚至还会发生近气路不能关闭的现象，從而产生制动不缓解[2]。

2.2 中继阀的输出输入压差出现问题

在中继阀进行工作时，预控的压力进入膜板的下腔室，从而推动活塞向上发生位移。而活塞向上推动阀杆，进而切断大气与输出的通行管道。然后打开输入到输出的通道，从输入口向输出口充气。而当输出压力到达一定的标准值后，阀杆推动活塞向下产生位移，并切断输入与输出口、输出与大气的通道，让各零部件处于平衡。如果预控的压力再次升高，则活塞继续向上移动，并重复之前的工作程序。而中继阀在不同的预控压力下会出现不同的误差。其主要原因在于膜板回弹力、活塞俩侧的受力面积、密封压力、摩擦压力而影响[3]。而其中的密封圈老化也是造成中继阀泄露的主要原因之一，因为密封圈的橡胶件在使用过程中，超过它本身的使用寿命，所以逐渐老化，进而产生不可逆的伤害。具体表现形式为阀口套处密封与移动阀芯不严，从而让排气阀前的容积室与副风缸联通，最后也与副风缸到制动缸，以及副风缸到排气口的气路产生通联，造成输出的压力大于输入的预控制力。

3  强化中继阀可靠性的策略

3.1 中继阀的零部件更换及耐受力测试

从中继阀发生故障的原因来看，主要是因为零部件而产生的问题为主导因素。所以相关的铁路部门应当加强对中继阀部件的零件进行定期更换。并对管辖区域内的中继阀部件进行突击检查，以防止没有定期更换中继阀的零部件。并且应当及时了解使用的活塞、膜板、密封圈等零件的使用寿命做一个详细调查，并根据厂家提供的数据，分析零部件的使用寿命合理区间，并实地检查中继阀的零部件是否达到了厂家所说的标准。如果没有达到零件使用年限标准的，但零部件已经发生老化的。必须立刻划出施工区域，暂停该列车的运行，对零部件进行更换，保留相关证据。这样既能保证好相关部门的利益，也可以保障好旅客的生命、财产安全。相关的零部件管理部门也可以建立一个备用零件库，以此来保证需要更换零部件的时候能够快速更换，不耽误列车的正常运行。如果有必要进行中继阀的零部件更换，必须先要对市面上的中继阀进行大规模数据采集。并且以制动次数为时间变量，结合中继阀的运行特征、对其密封性能、总风遮断阀动态响应等进行测试[1]。通过生产厂家的总体实力、中继阀的实体数据等方面进行准确评估。而从中继阀的耐受力角度考虑，不仅可以减少零部件的更换频率，也可以减少安全隐患的发生风险，还可以保护人民的财产生命安全。

3.2 减小中继阀的压差方法

3.2.1 优化膜板胶料

为了减少膜板的回弹力度，在膜板的设计阶段就应该采用硬度比较低的胶料。即便其刚性降低，进而减弱了膜板变形后的回弹力度。根据现有实验显示，合理降低膜板胶料的硬度，的确可以帮助中继阀的压差变小。而这里需要注意的是，膜板胶料的硬度降低可能导致原有的性能指标变低，比如：高低温性能、密封性能以及疲劳性能等，所以必须要综合整体研究采取适合的方法。

3.2.2 减小中继阀内部摩擦阻力

当网腔壁与活塞通过间隙配合进行导向时，可以进行多种不同的配合尺寸实验。选取可以减弱中继阀的压差配合尺寸，进而就能够降低摩擦阻力。或者也可以采用摩擦阻力小的导向方法，如K形圈等。

3.2.3 优化活塞结构

如果输出压力与预控压力，在中继阀活塞俩侧的作用面积存在差异;就会对中继阀的稳定性造成影响，并且它还是导致中继阀压力不稳定的主要因素。所以在不同条件下的预控压力下，中继阀的压力差不可能存在稳定值。

3.3 强化零部件管理制度

建立完善的零部件管理制度，做好定期检查等工作，可以保障轨道交通不会因为中继阀的问题而停止运营。而且可以为零部件的管理制度设立奖励惩罚机制，以此来促进零部件的稳定更新，因为中继阀的零部件有一个特点，属性消耗品。所以必须得要及时、稳定的更新，这样才能可以保障中继阀的可靠性。惩罚机制在我国使用的是最为广泛的，也是被我国主流的意识形态所接受的。从心理学角度来看，惩罚机制意味着罚款、人事变动等，人们往往非常厌恶的。因此在惩罚机制当中可以设置合理的处罚条例，对检查中发现的漏洞进行严肃的处理，从而保证零部件更新的效率，使其符合研究决定的零部件更换标准。而奖励机制在我国应用的实例不太多，也不是特别的明显，因为奖励机制在普遍的意识形态中人们默认是没有的。但通常情况下，因为人们往往比较喜欢夸赞、表扬。并且奖励机制如果能够进行合理运用，就会激发工作热情，所以在零部件的管理制度上同样也可以设置奖励机制，以此来激发人们对零部件的定期更换工作的热情、效率的提高，保障零部件更换的有序进行。

3.4 加强对空气系统的维护以及常用制动装置的安装质量

充分利用空气干燥剂，作用不良时不能出库。而空气干燥剂可以消除压缩空气中的水、油、污物，从而提高压缩空气的质量。必须要经常打开排水塞门，才能及时排除积水，防止积水大面积堆积。在有压力空气时要打开水油分离器的排污塞门，以此排除机械杂质。常用的制动装置必须要先清洗管口的毛刺，在焊管时管子按施工标准进行，等到焊接完毕时，紫铜管必须进行退火处理。在布管时应当对接头部位进行包扎，防止异物进入管内。

4  结束语

本文通过对中继阀的结构、工作原理、与轨道交通的关系以及所引发的问题进行分析，对中继阀的故障进行探讨，着重讨论了关于强化中继阀的可靠性策略。想要提高中继阀的可靠性，就必须要做好零部件的定期更换管理工作，还必须定期检查中继阀整体的结构是否遭到破坏。

参考文献：

[1]王学影，陈勇飞，胡晓峰，等.中继阀性能检测系统设计[J].中国测试，2018（005）：37-42.

[2]吴萌岭，陶再坤，田春，等.中继阀泄漏引起常用制动不缓解故障特征分析[J].仪器仪表学报，2013（08）：186-193.

[3]郭宗斌，魏灿刚，纪铅磊.城市轨道车辆用中继阀输入与输出压差研究[J].铁道车辆，2017（11）：15-18.