軌道交通車輛制動用中繼閥的可靠性

周忠海 朱振海 聶佩琦

摘要：隨著經濟的不斷發展，城市交通的不斷擴容，其中和地鐵相關性非常大的中繼閥研究得到了廣泛的討論。本文主要是對中繼閥的可靠性、可能產生的問題、對策進行相關的探討。

關鍵詞：軌道交通;中繼閥;車輛制動

0? 引言

由于軌道交通有運營密度高、行車間距小、站間距離短、必須要多次制動、牽引的特點，從而使得制動系統承載了很重的壓力。如果制動系統一旦發生故障，就會引起各種各樣的問題出現。而在地鐵制動系統故障中，一般都是以制動不緩解為主要故障因子，而造成的問題也是最嚴重的。

1? 軌道交通與中繼閥的概述

在世界各國進行制動系統設計時，普遍認為空氣制動是比較可靠的安全制動方式。而通常情況下來說，軌道車輛用的空氣制動系統主要分為三類：快速制動、常用制動、緊急制動。而工作原理則是通過列車首尾的供風單元獲得風源，然后根據各自的控制系統產生相應的控制壓力信號，然后由中繼閥進行動能放大，輸入到基礎的制動裝備當中，最后由基礎的制動設備實現制動。從中繼閥結構上來看，主要分為供氣閥、排活塞、復位彈簧等。從中繼閥的作用上來看，中繼閥是實現風能放大的設備，是一種收發裝置機器，在整個制動系統中，處于一種核心位置。

2? 中繼閥的安全問題

2.1 常用制動不緩解故障

通俗來講，制動不緩解的故障是指，制動能力出現嚴重的衰退，由此無法按照既定指令完成緩解動作的故障。據大量的資料顯示，中繼閥泄露的主要原因是，復位彈簧老化與密封圈老化。由此可以看出，所謂的常用制動不緩解故障的主要原因在于中繼閥因為使用時間過長，從而導致零部件發生老化。而當復位彈簧開始老化后，彈簧的彈性就會出現衰弱，進而讓近氣路延遲關閉，導致中繼閥的泄露。如果進氣量嚴重超標，就會讓制動缸的緩解壓力的時間發生延長，甚至還會發生近氣路不能關閉的現象，從而產生制動不緩解[2]。

2.2 中繼閥的輸出輸入壓差出現問題

在中繼閥進行工作時，預控的壓力進入膜板的下腔室，從而推動活塞向上發生位移。而活塞向上推動閥桿，進而切斷大氣與輸出的通行管道。然后打開輸入到輸出的通道，從輸入口向輸出口充氣。而當輸出壓力到達一定的標準值后，閥桿推動活塞向下產生位移，并切斷輸入與輸出口、輸出與大氣的通道，讓各零部件處于平衡。如果預控的壓力再次升高，則活塞繼續向上移動，并重復之前的工作程序。而中繼閥在不同的預控壓力下會出現不同的誤差。其主要原因在于膜板回彈力、活塞倆側的受力面積、密封壓力、摩擦壓力而影響[3]。而其中的密封圈老化也是造成中繼閥泄露的主要原因之一，因為密封圈的橡膠件在使用過程中，超過它本身的使用壽命，所以逐漸老化，進而產生不可逆的傷害。具體表現形式為閥口套處密封與移動閥芯不嚴，從而讓排氣閥前的容積室與副風缸聯通，最后也與副風缸到制動缸，以及副風缸到排氣口的氣路產生通聯，造成輸出的壓力大于輸入的預控制力。

3? 強化中繼閥可靠性的策略

3.1 中繼閥的零部件更換及耐受力測試

從中繼閥發生故障的原因來看，主要是因為零部件而產生的問題為主導因素。所以相關的鐵路部門應當加強對中繼閥部件的零件進行定期更換。并對管轄區域內的中繼閥部件進行突擊檢查，以防止沒有定期更換中繼閥的零部件。并且應當及時了解使用的活塞、膜板、密封圈等零件的使用壽命做一個詳細調查，并根據廠家提供的數據，分析零部件的使用壽命合理區間，并實地檢查中繼閥的零部件是否達到了廠家所說的標準。如果沒有達到零件使用年限標準的，但零部件已經發生老化的。必須立刻劃出施工區域，暫停該列車的運行，對零部件進行更換，保留相關證據。這樣既能保證好相關部門的利益，也可以保障好旅客的生命、財產安全。相關的零部件管理部門也可以建立一個備用零件庫，以此來保證需要更換零部件的時候能夠快速更換，不耽誤列車的正常運行。如果有必要進行中繼閥的零部件更換，必須先要對市面上的中繼閥進行大規模數據采集。并且以制動次數為時間變量，結合中繼閥的運行特征、對其密封性能、總風遮斷閥動態響應等進行測試[1]。通過生產廠家的總體實力、中繼閥的實體數據等方面進行準確評估。而從中繼閥的耐受力角度考慮，不僅可以減少零部件的更換頻率，也可以減少安全隱患的發生風險，還可以保護人民的財產生命安全。

3.2 減小中繼閥的壓差方法

3.2.1 優化膜板膠料

為了減少膜板的回彈力度，在膜板的設計階段就應該采用硬度比較低的膠料。即便其剛性降低，進而減弱了膜板變形后的回彈力度。根據現有實驗顯示，合理降低膜板膠料的硬度，的確可以幫助中繼閥的壓差變小。而這里需要注意的是，膜板膠料的硬度降低可能導致原有的性能指標變低，比如：高低溫性能、密封性能以及疲勞性能等，所以必須要綜合整體研究采取適合的方法。

3.2.2 減小中繼閥內部摩擦阻力

當網腔壁與活塞通過間隙配合進行導向時，可以進行多種不同的配合尺寸實驗。選取可以減弱中繼閥的壓差配合尺寸，進而就能夠降低摩擦阻力。或者也可以采用摩擦阻力小的導向方法，如K形圈等。

3.2.3 優化活塞結構

如果輸出壓力與預控壓力，在中繼閥活塞倆側的作用面積存在差異;就會對中繼閥的穩定性造成影響，并且它還是導致中繼閥壓力不穩定的主要因素。所以在不同條件下的預控壓力下，中繼閥的壓力差不可能存在穩定值。

3.3 強化零部件管理制度

建立完善的零部件管理制度，做好定期檢查等工作，可以保障軌道交通不會因為中繼閥的問題而停止運營。而且可以為零部件的管理制度設立獎勵懲罰機制，以此來促進零部件的穩定更新，因為中繼閥的零部件有一個特點，屬性消耗品。所以必須得要及時、穩定的更新，這樣才能可以保障中繼閥的可靠性。懲罰機制在我國使用的是最為廣泛的，也是被我國主流的意識形態所接受的。從心理學角度來看，懲罰機制意味著罰款、人事變動等，人們往往非常厭惡的。因此在懲罰機制當中可以設置合理的處罰條例，對檢查中發現的漏洞進行嚴肅的處理，從而保證零部件更新的效率，使其符合研究決定的零部件更換標準。而獎勵機制在我國應用的實例不太多，也不是特別的明顯，因為獎勵機制在普遍的意識形態中人們默認是沒有的。但通常情況下，因為人們往往比較喜歡夸贊、表揚。并且獎勵機制如果能夠進行合理運用，就會激發工作熱情，所以在零部件的管理制度上同樣也可以設置獎勵機制，以此來激發人們對零部件的定期更換工作的熱情、效率的提高，保障零部件更換的有序進行。

3.4 加強對空氣系統的維護以及常用制動裝置的安裝質量

充分利用空氣干燥劑，作用不良時不能出庫。而空氣干燥劑可以消除壓縮空氣中的水、油、污物，從而提高壓縮空氣的質量。必須要經常打開排水塞門，才能及時排除積水，防止積水大面積堆積。在有壓力空氣時要打開水油分離器的排污塞門，以此排除機械雜質。常用的制動裝置必須要先清洗管口的毛刺，在焊管時管子按施工標準進行，等到焊接完畢時，紫銅管必須進行退火處理。在布管時應當對接頭部位進行包扎，防止異物進入管內。

4? 結束語

本文通過對中繼閥的結構、工作原理、與軌道交通的關系以及所引發的問題進行分析，對中繼閥的故障進行探討，著重討論了關于強化中繼閥的可靠性策略。想要提高中繼閥的可靠性，就必須要做好零部件的定期更換管理工作，還必須定期檢查中繼閥整體的結構是否遭到破壞。

參考文獻：

[1]王學影，陳勇飛，胡曉峰，等.中繼閥性能檢測系統設計[J].中國測試，2018（005）：37-42.

[2]吳萌嶺，陶再坤，田春，等.中繼閥泄漏引起常用制動不緩解故障特征分析[J].儀器儀表學報，2013（08）：186-193.

[3]郭宗斌，魏燦剛，紀鉛磊.城市軌道車輛用中繼閥輸入與輸出壓差研究[J].鐵道車輛，2017（11）：15-18.