自主化五模塊儲能式低地板有軌電車制動系統輔助緩解裝置優化

張亮 曾春軍 黃元忠

摘要：針對自主化五模塊儲能式低地板有軌電車制動系統輔助緩解裝置在列車輔助緩解工況時出現無法保壓和漏油的問題，在對問題原因進行剖析的基礎上，提出了一種新的輔助緩解裝置優化方案，有效解決了無法保壓和漏油問題，消除了安全隱患，提升了運用效率。

關鍵詞：五模塊;低地板有軌電車;制動系統;輔助緩解裝置;優化

0? ? 引言

中車株洲電力機車有限公司自主研制的五模塊儲能式低地板有軌電車，實現了100%低地板、節能環保的儲能式供電，采用了高效的制動系統，制動系統的液壓制動在動車和拖車上分別采用了被動式和主動式液壓夾鉗。被動式液壓夾鉗（卸油制動、充油緩解）在緩解控制失效下使列車帶閘運行，將帶來極大的安全運行隱患。為確保列車能安全運行，系統在客室座椅下設有可與手動泵相連的輔助緩解裝置，該裝置的保壓性和密封性對手動泵充油性能和乘車環境有著直接影響。

1? ? 問題描述

原有的輔助緩解裝置在使用中存在無法保壓和漏油問題，無法為被動式液壓夾鉗輔助緩解油缸提供足夠的液壓力實現輔助緩解，導致拖車作業無法開展，給列車運行帶來了極大的安全隱患。同時，漏油會導致客室地板受到污染，嚴重影響乘客的乘車環境。被動式液壓制動系統結構如圖1所示。

2? ? 問題分析

自主化五模塊儲能式低地板有軌電車制動系統原有輔助緩解裝置結構如圖2所示，由壓力開關、回油截止閥、進油快速接頭、排油截止閥、油壺、進油節流閥、排油快速接頭和液壓塊等結構組成。

在進行輔助緩解操作時，需要先打開進油節流閥，關閉回油截止閥，將手動泵與進油快速接頭連接，通過操作手動泵進行打壓，當壓力達到9 MPa以上時，即可順時針擰緊進油節流閥至關閉位，進行保壓，原理如圖3所示。

對故障輔助緩解裝置進行觀察發現，在保壓時，油壺里的油液液位有緩慢上漲現象，說明被動式液壓夾鉗輔助緩解油缸中的油液通過回油截止閥泄漏到了油壺，導致無法保壓。當壓力下降至低于9 MPa后，需用手動泵進行補油，補油操作時，需要先打開回油截止閥，將油液卸回油壺，再將手動泵重新連接輔助緩解單元，重新進行打壓操作。因空間限制，油壺容量小，在補油操作時容易導致油壺中的油液溢出，發生漏油和污染客室現象。

綜合上述分析可以判定，無法保壓和發生漏油現象的本質原因是回油截止閥截斷性能不良及進油快速接頭無法帶壓插拔，這暴露出輔助緩解裝置在設計時存在缺陷。

3? ? 優化方案

要解決原輔助緩解裝置無法保壓和發生漏油現象的問題，根據以上分析，需要改變輔助緩解油路的控制方式，在保壓時實現回油油路的可靠截斷，同時在需要補充油液時實現帶壓插拔，避免因重復打壓造成油壺的油滿溢出現象。

在接口不變的前提下，對輔助緩解裝置進行重新設計，實現帶壓插拔，并解決無法保壓和漏油問題。優化后的輔助緩解裝置由壓力開關、快換式三通接頭、進油快速接頭、排油快速接頭、油壺、液壓塊等結構組成，結構如圖4所示。

為實現帶壓插拔，設計了一種新的快換式三通接頭，快換式三通接頭由公頭和母頭組成，公頭與母頭分離時閥口1和2通，實現夾鉗輔助緩解油缸油液回油壺;公頭和母頭連接時閥口1和3通，實現手動泵和被動式液壓夾鉗輔助緩解油缸的連通，原理如圖5所示。快換式三通接頭功能上替代了原輔助緩解裝置的進油節流閥和回油截止閥兩個閥的功能，同時可實現帶壓插拔，便于在被動式液壓夾鉗輔助緩解油缸壓力下降后直接進行補油操作，而不用先將被動式液壓夾鉗油液卸回油壺后再重新打壓，避免了油壺中的油液溢出造成客室污染。

4? ? 方案驗證與對比

4.1? ? 方案驗證

將優化后的輔助緩解裝置裝配好后在地面與被動式液壓夾鉗輔助緩解油缸連接，用手動泵連接輔助緩解裝置打壓后進行保壓等驗證試驗，在地面完成驗證后再在自主化五模塊儲能式低地板有軌電車單節動車上進行試驗驗證，如圖6所示。試驗驗證結果表明：優化后的輔助緩解裝置保壓試驗無泄漏發生，通過手動泵打壓緩解一次后可保壓5天以上，能實現帶壓插拔，便于在壓力下降后對夾鉗輔助緩解油缸進行補油操作。

4.2? ? 方案對比

優化后的輔助緩解操作步驟由原來的6步減少為3步，大大提升了操作效率。優化后具體操作步驟如下：

（1）將手動泵注油接頭和快換式三通接頭母頭上的進油快速接頭連接，再將母頭和輔助緩解裝置上的公頭連接。

（2）將手動泵卸壓閥旋至關閉位，將手動泵節流閥旋開，操作手動泵搖桿進行打壓。

（3）當壓力達到9～10 MPa時，即可將手動泵節流閥關閉，斷開手動泵注油接頭與充油快速接頭的連接。

當壓力低于9 MPa時，不需要先卸壓到油壺，可將手動泵和輔助緩解裝置重新連接直接進行補油。相比原輔助緩解裝置，除解決了上述無法保壓和漏油問題外，優化后的輔助緩解裝置還減少了兩個需要操作的手動閥，減重20%，大大提升了裝置的可用性和可靠性。

5? ? 結語

綜上所述，自主化五模塊儲能式低地板有軌電車制動系統原有輔助緩解裝置無法保壓和漏油問題是設計缺陷所致，通過對原輔助緩解裝置進行原理和結構優化設計，在未改變接口的前提下解決了目前存在的問題，避免了漏油現象的發生，消除了安全隱患，提升了運用效率，對后續項目輔助緩解裝置設計有一定的借鑒意義。

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[3] 李達，高小波.自主化低地板液壓制動系統設計[J].技術與市場，2016，23（1）：14-15.

收稿日期：2020-03-09

作者簡介：張亮（1991—），男，湖南益陽人，助理工程師，從事軌道交通制動系統研發工作。