地鐵復(fù)軌救援設(shè)備故障分析及預(yù)防措施

于 洋，劉洪春，史文飛，尹 星，金駿霖

（青島地鐵集團有限公司運營分公司車輛部，山東青島 266000）

1 復(fù)軌救援概述

1.1 救援方法及設(shè)備

我國《鐵路交通事故應(yīng)急救援和調(diào)查處理條例》將鐵路交通事故劃分為兩大類：第一類是車輛在運行過程中與其他障礙物相撞事故；第二類是車輛發(fā)生脫軌、火災(zāi)、爆炸等事故[1]。地鐵作為鐵路交通的重要組成部分，脫軌事故的發(fā)生將直接威脅司乘人員人身安全。

目前，國內(nèi)外采用較多的救援設(shè)備及方法主要分為3 類[2]：①起重機救援方法為吊復(fù)法；②牽引機車/復(fù)軌器拉復(fù)法；③液壓頂復(fù)機具頂復(fù)法。由于頂復(fù)法使用的設(shè)備性能較好、安全系數(shù)較高，因此，在一般脫軌事故中采用率較高。

1.2 頂復(fù)法復(fù)軌救援設(shè)備系統(tǒng)組成及工作原理

某地鐵鐵路復(fù)軌系統(tǒng)主要包括液壓泵站、控制臺、多級式頂升油缸、組合墊塊、復(fù)軌橋、橫移系統(tǒng)（含橫移油缸）、帶快速接頭的高壓油管等[3]，見圖1。工作原理（圖2）：液壓泵站給各執(zhí)行元件提供油壓，安裝在控制臺的控制閥控制頂升油缸、橫移油缸的頂出和縮回，完成機車豎直方向和橫向移動，實現(xiàn)機車復(fù)軌作業(yè)。

圖1 復(fù)軌救援設(shè)備系統(tǒng)組成

2 油缸活塞桿頂出無法縮回問題分析及解決措施

2.1 機械系統(tǒng)故障

機械方面的原因：①活塞桿與缸筒間阻力增大，表現(xiàn)為密封圈損壞、活塞桿與缸筒內(nèi)壁磨損等；②活塞桿受到較大的側(cè)向力，根本原因是負(fù)載方向與活塞桿收縮方向不在同一條直線上，表現(xiàn)為活塞桿彎曲變形、受力點偏心等。

圖2 復(fù)軌作業(yè)原理

檢查與處理方法：若檢查受力點不在活塞桿中心位置，需卸載后重新找正；若活塞桿已產(chǎn)生彎曲變形，需更換新的活塞桿；若上述現(xiàn)象均不存在，需拆解檢查油缸內(nèi)部是否存在密封圈損壞、活塞桿與缸筒內(nèi)壁磨損等，及時更換新的配件或直接更換油缸。

2.2 液壓系統(tǒng)故障

液壓系統(tǒng)方面的原因包括[4]：①油路堵塞，表現(xiàn)為油路中存有油垢、泥沙和鐵屑等污物；②控制油路問題，表現(xiàn)為控制閥損壞、鎖定、不動作等導(dǎo)致的回油路沒有打開；③液壓系統(tǒng)其他問題，如液壓油箱中液壓油過滿、液壓系統(tǒng)中存有大量空氣、液壓油泄漏等。

檢查與處理方法：首先檢查液壓系統(tǒng)是否存在泄漏點、液壓油是否過滿等；若系統(tǒng)壓力波動較大，應(yīng)首先進(jìn)行系統(tǒng)排氣，排氣時液壓泵站位置應(yīng)高于其他液壓部件，油缸平放且進(jìn)回油口朝上，多次伸縮保證氣體排盡；若排除上述原因，拆解管路以及控制閥件，檢查是否存在管路堵塞（特別是通徑較小的管接頭和控制閥閥口處）、閥芯卡滯、控制閥電磁或機械操縱部件損壞等問題；排除以上問題后，可排查系統(tǒng)自鎖閥件是否自鎖。

2.3 操作不當(dāng)

人為操作不當(dāng)包括須手動操作的截止閥、泄壓閥等未打開，連接管路時接反或未固定牢固，不同操作者動作不同造成人機匹配差異等，應(yīng)保證有著豐富實作經(jīng)驗的操作者開展機車復(fù)軌救援作業(yè)。

3 案例分析

3.1 故障現(xiàn)象

在進(jìn)行某次機車脫軌救援演練試驗頂升油缸功能時，活塞桿頂出后存在縮回功能不穩(wěn)定現(xiàn)象，即活塞桿頂出后單次推動手動換向閥至“活塞桿縮回位”時，活塞桿有時縮回動作正常，有時無法縮回，反復(fù)試驗，故障現(xiàn)象一直存在。

3.2 原因分析

3.2.1 故障排除過程

經(jīng)檢查頂升點無偏心、油缸外觀無變形、管路接頭等處無油液泄漏等異常現(xiàn)象，初步懷疑故障原因為手動換向閥閥芯卡滯導(dǎo)致無法打到“活塞桿縮回位”，使頂升油缸進(jìn)、回油路無法換向，活塞桿無法縮回。經(jīng)拆解發(fā)現(xiàn)手動換向閥機械動作部件無損壞、閥芯集成塊各通道無堵塞、閥芯無磨損現(xiàn)象，判斷手動換向閥無異常。

進(jìn)一步懷疑故障原因為液壓系統(tǒng)存有大量空氣導(dǎo)致壓力不穩(wěn)定，特別是由于油缸活塞桿通常不會全部頂出導(dǎo)致回油腔存有空氣。隨后進(jìn)行系統(tǒng)排氣，將液壓泵站放在高處，高于地面上的手動換向閥控制臺及頂升油缸等，頂升油缸平放且進(jìn)、回油口朝上，起機推動活塞桿至最大頂出位進(jìn)行排氣，隨后，操縱手動換向閥至“活塞桿縮回位”進(jìn)行活塞桿縮回試驗，仍存在縮回功能不穩(wěn)定現(xiàn)象。

3.2.2 故障分析

復(fù)軌救援設(shè)備液壓系統(tǒng)原理如圖3 所示，包含橫移回路和兩路相同的頂升回縮液壓回路。其中①為手動換向閥，用于控制進(jìn)、回油路的換向；②③④⑤均為單向閥，安裝于管路快速接頭處，當(dāng)管路快速接頭完全接合時，此單向閥被頂開，為常開狀態(tài)，目的為在拆卸油管時，油液不泄漏、避免系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)入空氣；⑥為雙液控單向閥，即液壓鎖，作用是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生大量油液泄漏、爆管等異常，系統(tǒng)壓力急劇下降時，2 個液控單向閥M，N 在彈簧力及油壓力的共同作用下均鎖閉，油路被阻斷，頂升油缸進(jìn)、回油路產(chǎn)生自鎖，頂升油缸無法動作，避免活塞桿突然縮回導(dǎo)致的機車傾覆事故；⑦⑧為安全鎖，起限壓保護作用，當(dāng)系統(tǒng)壓力過大時，溢流閥打開緊急泄壓，保護液壓系統(tǒng)元器件；⑨⑩為多級式頂升油缸，為橫移油缸。

經(jīng)反復(fù)試驗，輕推手動換向閥至“活塞桿縮回位”時，活塞桿縮回動作正常，快速推手動換向閥至“活塞桿縮回位”時，活塞桿無縮回動作反應(yīng)，由此判斷故障原因為操作人員在操作手動換向閥至“活塞桿縮回位”時動作快慢不一，較快時由于頂升油缸進(jìn)、回油口處壓力變化較大觸發(fā)了液壓鎖自鎖保護功能，導(dǎo)致故障的發(fā)生，此現(xiàn)象也反向證明了液壓鎖的自鎖保護功能：防止頂升油缸回油過快導(dǎo)致無法控制兩側(cè)下降幅度引發(fā)的機車傾覆事故。

圖3 復(fù)軌救援設(shè)備液壓系統(tǒng)原理

3.3 預(yù)防措施

復(fù)軌救援設(shè)備操作者在使用手動換向閥操作頂升油缸活塞桿回縮動作時，一方面要注意兩側(cè)頂升油缸動作的一致性，另一方面則要注意操作手柄動作的快慢程度，在保證動作一致性的前提下，不宜過快推拉手動換向閥手柄，如圖4 所示，避免產(chǎn)生油路自鎖現(xiàn)象。

圖4 手動換向閥手柄操作示意

此外，故障處理過程中出現(xiàn)管路快速接頭無法接合現(xiàn)象，分析為管路快速接頭處單向閥起作用，油管內(nèi)充滿油且手動單向閥出油口處存在油壓，導(dǎo)致管路快速接頭處單向閥無法頂開，快速接頭無法接合，對此，可在關(guān)閉主系統(tǒng)進(jìn)油路的前提下，前后活動手動換向閥操作手柄，使內(nèi)部進(jìn)、回油路連通卸壓后，管路快速接頭便可正常、快速接合。上述故障均為操作者操作不當(dāng)導(dǎo)致，操作者應(yīng)深入了解該系統(tǒng)保護、自鎖等功能原理后方可操作使用設(shè)備。

4 總結(jié)

從機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、人為操作不當(dāng)3 個主要方面分析、總結(jié)可能導(dǎo)致油缸活塞桿頂出后無法縮回故障原因，并在實際故障處理過程中逐項排查，確定操作者操作不當(dāng)導(dǎo)致液壓鎖自鎖、油缸進(jìn)回油路鎖閉為故障原因。