鐵路車輛液壓頂復救援設備故障診斷及使用建議

陳輝 王磊

摘要：在鐵路車輛的脫軌事故中廣泛采用液壓頂復救援設備進行救援作業，本文結合液壓頂復救援設備“頂升-橫移-復軌”的工作過程，分析了液壓頂復救援設備液壓系統的工作原理，研究了液壓頂復救援設備液壓系統的工作壓力故障、油缸故障、液壓系統泄漏、閥件不工作等常見故障現象并提出故障產生的原因及處理措施，還根據液壓頂復救援設備實際使用工況，提出了液壓泵散熱、多次起復作業、油管及管接頭選用、連接件強度校核等使用建議，為液壓頂復救援設備安全有效作業提供參考。

關鍵詞：頂復救援設備;液壓系統;故障診斷;建議

中圖分類號：U269

鐵路車輛在運行中會發生脫軌、傾覆事故，通常采用的救援方法有頂復法、拉復法和吊復法。拉復法適合于脫離軌面距離較近的情況，吊復法實施救援時，需要拆除接觸網作業，因此適用場合受限。目前，常采用的救援方法是頂復法，頂復法適合于空間狹小、低矮，無電源的野外作業場合。在頂復法作業中，通過使用液壓頂復救援設備對列車進行頂復作業，實現列車復軌。

*基金項目： 南京鐵道職業技術學院校級項目“鐵路車輛頂復救援設備用液壓系統的設計與實現”（項目編號：Yz210004）

1.液壓頂復救援設備的工作原理

液壓頂復救援設備主要由汽油機、液壓泵站、橫移梁、扣件梁、墊梁、橫移小車、橫移油缸、旋插式卡座、頂升油缸、油缸鎬帽、液壓控制閥件、液壓輔件等組成，如圖1所示為液壓頂復救援設備工作過程簡圖。液壓頂復救援設備進行頂復作業的主要過程是：準備-頂升作業-橫移作業-復軌作業-整理。準備階段：先在鋼軌上固定扣件梁，放置墊梁，然后鋪設橫移梁，將橫移小車放置在橫移梁上，橫移小車上的橫移油缸鉸鏈與旋插式卡座相連，旋插式卡座卡入橫移梁的槽孔內，頂升油缸置于橫移小車上方，連接液壓管路;頂升作業：操作啟動汽油機，開啟控制閥，頂升油缸頂升車體，當脫線車輪輪緣高于軌面均大于20mm以上時，關閉控制閥，頂升作業結束;橫移作業：開啟橫移控制閥，橫移油缸活塞桿推動旋插式卡座向前伸出，當旋插式卡座落入橫移梁操控后，控制橫移控制閥，使橫移油缸和車體一起橫移，反復操作，直至車體橫移對正鋼軌上方;復軌作業：控制頂升換向閥，使頂升油缸緩慢下降，實現復軌;整理：列車頂復作業完成后，各油缸回到原始位置，關閉泵站，拆解液壓管路，整理維護。

液壓頂復救援設備的起落和橫移都是依靠液壓系統驅動實現的，如圖2所示為液壓頂復救援設備液壓系統工作原理圖，其工作原理是：操縱換向閥10左位工作，頂升油缸9逐級伸出，頂起列車后，換向閥10中位工作，保持頂升狀態;操縱換向閥7右位工作，橫移油缸8活塞桿伸出，推動旋插式卡座向前運動，當旋插式卡座芯落入橫移梁上設置的方孔后，換向閥換7左位工作，橫移油缸8向前移動，帶動橫移小車和頂升油缸9向前移動，多次移動直至脫軌列車位于鋼軌上方，使換向閥7中位工作，橫移油缸8保持當前位置不移動;操縱換向閥10右位工作，頂升油缸9逐級縮回，列車輪對與鋼軌接觸，完成復軌。

2.液壓頂復救援設備故障診斷及處理

鐵路車輛液壓頂復救援設備故障原因主要有液壓系統故障、機械系統故障和人為操作不當故障三個方面。

2.1液壓系統故障

液壓頂復救援設備的起降和橫移均由液壓系統實現，因此液壓頂復救援設備故障主要是液壓系統的故障，常見的故障有液壓系統工作壓力故障，油缸故障，液壓系統泄漏，閥件不工作，油液污染等。

（1）液壓系統工作壓力故障

液壓系統出現工作壓力不足或無壓力情況，主要表現為油缸不工作，壓力表指示值低于正常值?？赡芄收显蛴校浩蜋C故障;液壓泵故障或液壓油不足;液壓系統泄漏;控制閥處于錯誤位置等。處理方法：檢查汽油機工作情況及油箱發熱情況，如汽油機不工作則進一步檢查汽油機是否啟動，液壓油是否過熱;檢查液壓泵運轉情況，觀察液壓泵出口處壓力表指示值，如液壓泵故障，則進一步檢查油路是否堵塞、液壓泵是否損壞;檢查油箱中油液位置，是否存在液位過高或過低情況;檢查液壓系統接頭及管路有無泄漏情況，進行重新連接或更換連接件;檢查液壓回路中的控制閥是否都處在正確位置，閥件是否損壞。

（2）油缸故障

頂升油缸不能正常上升，如上升不到位、上升速度慢或上升過程中發生爬行現象;頂升油缸不能正常下落或下落受阻;橫移油缸不能正常伸出和縮回，如伸出不到位、伸出速度慢或出現爬行現象。可能故障原因有：油缸損壞;油缸管路接頭連接不到位;油液中混入空氣;油液壓力不足;控制閥損壞;安全閥損壞。處理方法：更換油缸;檢查液壓系統管路連接情況，管接頭是否連接緊密;排出油缸內部及管路中的空氣;檢查控制閥工作位置，調動控制閥觀察油缸運動情況;檢查安全閥工作情況，更換安全閥。

（3）液壓系統泄漏

液壓系統泄漏，調節調壓閥，壓力表壓力值不變化，檢查液壓系統管路連接情況，檢查管路接頭連接有效性，檢查液壓缸、液壓閥件外表面是否有油液滲出情況，及時進行管路的重新安裝或更換油管、管接頭、密封圈等，補足油箱中的液壓油。

（4）閥件不工作

操作控制閥時，油缸不發生運動，可多次操作控制閥，觀察控制閥閥體有無泄漏、操作是否卡滯、是否有異常聲響等情況，若控制閥件損壞，則進行更換。

（5）油液污染

液壓油是液壓系統的工作介質，傳遞運動和動力的介質，因此液壓油的正常運行是液壓系統正常工作的基本保證。在液壓系統中，油液會因為長期使用或受到污染等問題產生堵塞，造成液壓系統運行不暢，需定期進行油箱中液壓油的檢查，及時進行更換;有時油液中還會混入大量空氣，使油缸產生爬行現象，需進行排出空氣處理。

2.2機械系統故障

機械系統故障主要表現為油缸活塞桿和缸筒之間異常磨損、密封圈損壞、活塞桿彎曲變形等。故障診斷及處理：若油缸活塞桿和缸筒相對運動阻力增大，產生活塞桿運動不順暢、不連續，則可能為活塞桿和缸筒間異常磨損或密封圈損壞引起，需拆解油缸檢查內部密封圈是否損壞，缸筒內壁是否存在偏磨情況，及時更換配件或更換油缸;若活塞桿產生彎曲，或活塞桿受力點不在活塞桿中心位置，則可能為活塞桿彎曲或受力點偏移引起，需對油缸卸載后進行找正，如果是活塞桿彎曲，則需進行活塞桿的更換。

2.3人為操作不當故障

人為操作不當故障主要有調壓閥錯誤操作、換向閥錯誤操作、卸荷閥未正常開啟、閥件接反、管路連接不牢固等，因操作者的經驗、工作態度和熟練程度而有所區別，需對操作液壓頂復救援設備的工作人員進行規范操作培訓，安排有較為豐富的實操經驗的工作人員進行設備作業。在液壓頂復救援設備正式作業前對液壓系統進行認真檢查，并在操作中嚴格按照操作規范進行。至少安排2名以上作業人員同時進行鐵路車輛的頂復作業，避免人為操作不當引發的故障。

3.液壓頂復救援設備使用建議

液壓頂復救援設備主要用于線路上鐵路車輛的復軌，工作環境多樣，脫軌情況各有不同，因此在使用液壓頂復救援設備進行頂復作業時，還應根據具體實施環境、脫軌情況等問題進行具體操作。

建議1：在頂復作業環境狹小，如在隧道、橋洞內作業，這種環境通常通風散熱條件較差，環境溫度較高。液壓頂復救援設備在使用時，需對液壓泵站進行散熱處理，可使用液壓泵站安裝的散熱扇進行散熱，同時可以對鎬帽、油管等進行淋水降溫，避免因作業中油液溫度升高發生壓力降低甚至喪失壓力的故障。

建議2：在實際情況中，各節車廂會因為現場原因產生脫軌距離不同的情況，嚴重情況下，車體還會出現傾斜問題。在進行頂復作業時，一次不能實施完成頂復，則需要進行多次頂復，可以同時利用兩臺液壓頂復救援設備進行作業，根據距地面高度和脫軌距離，調整頂升油缸和橫移油缸的起升高度及橫移距離，經反復多次作業后完成頂復作業。

建議3：考慮到操作安全性及環境適應性，建議液壓系統所用油管長度至少10m，采用高壓軟管，同一油缸的進回油管用標簽固定在一起，方便查找。油管接頭采用自封插拔式管接頭，方便現場液壓頂復救援設備的組裝和分拆。

建議4：由于液壓頂復救援設備承載較大，且主要由油缸承載，因此在油缸選用時，需滿足載荷要求。油缸的缸體和缸蓋連接處所使用連接件，如螺釘或螺栓需進行強度校核，并適當增加安全系數，以免出現強度不夠導致拉斷失效。

建議5：液壓頂復救援設備包含液壓元件較多，管路連接的有效性直接影響液壓系統安全運行，在現場進行液壓系統連接時極易出現管路連接不緊、閥件安裝錯誤等問題，因此應加強對液壓頂復救援設備作業人員的規范化操作培訓，現場操作時應由實踐操作經驗豐富的作業人員進行液壓系統連接和閥件操作，減少人為因素產生故障的情況。

液壓頂復救援設備結構緊湊、操作簡便、承載力大，液壓系統運輸、組裝、分拆、檢修方便，在鐵路車輛的救援事故中應用廣泛。本文結合液壓頂復救援設備工作原理，詳細分析了液壓頂復救援設備液壓系統工作壓力故障、油缸故障、液壓系統泄漏、閥件不工作等常見故障及處理措施，根據液壓頂復救援設備實際使用工況，給出了合理的建議，為液壓頂復救援設備安全有效作業提供參考。

參考文獻：

[1]宋建華.頂復救援設備的故障分析與解決[J].鐵道機車車輛工人，2010（11）.

[2]曹顯利，韓慧仙.某型機車液壓頂復救援設備故障分析與解決措施[J].液壓與氣動，2012（1）.

[3]馬林.鐵路行車事故應急救援方法及裝備[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

[4]童黎明.關于FX—5系列液壓頂復救援設備使用問題分析和建議[J].中小企業管理與科技，2016（7）.

[5]孔慶春.鐵路交通事故應急救援[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

[6]長沙鐵路總公司長鐵安全設備工程技術部.TGYQ高強度鋁合金鐵道機車車輛液壓頂復救援設備[J].中國鐵路，2004，（6）：63-64.

[7]湛從昌，傅連東，陳新元.液壓可靠性與故障診斷[M].北京：冶金工業出版社，2009.

[8]朱高嶺，高洪聲.HXD3型機車頂復救援頂托加固裝置和走行部故障救援方案的研究[J].鐵道機車車輛，2012（2）.

[9]肖昱，張蘇.鐵路“隧道群”定義與防災救援設施相互影響分析[J].高速鐵路技術，2016（6）.

作者簡介：陳輝（1981年9月），女，漢族，江蘇徐州，副教授，碩士研究生，主要研究方向：液壓與氣動技術。