旅客列车制动调速非正常停车的原因分析及对策.pdf

第 43 卷第 4 期2023 年 8 月铁 道 机 车 车 辆RAILWAY LOCOMOTIVE&CARVol.43 No.42023Aug.旅客列车制动调速非正常停车的原因分析及对策牛明浩（中国铁路北京局集团有限公司，北京 100860）摘 要 冬季京沪线、京广线等线路部分区段旅客列车发生多起客车制动调速非正常停车的现象，根据运行线路实际状况、列车制动调速动作过程、客车电子防滑器作用原理，通过下载发生该情况的客车运行安全监控系统、列车运行安全监控装置、旅客列车尾部安全防护装置等监控数据分析，找出发生问题原因。在部分客车的防滑器上加装数据记录模块进行监测，实施试验验证，得出结论并提出了运用及产品设计建议。关键词 客车；制动调速；非正常停车中图分类号：U260.13+8 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1008-7842.2023.04.25某年入冬以来，旅客列车 Z283 次和 T110 次在京沪线丰台、T216 次在京沪线黄村、T39 次在津山线田庄、K21 次在京广线琉璃河等地发生了多起列车制动调速非正常停车的现象。根据列车制动调速动作过程、电子防滑器作用原理，结合列车运行线路工况，利用列车中客车运行安全监控系统（简称 TCDS）、列车运行安全监控装置（简称 LKJ）、旅客列车尾部安全防护装置（简称 KLW）相关数据，进行综合分析判断，找到问题发生的原因。并在发生此类现象的部分客车的电子防滑器上加装数据记录模块进行监测，实施试验验证。1 旅客列车制动过程 旅客列车制动采用间接式空气制动，即当列车管压力降低时，通过客车制动系统产生制动作用；当列车管压力上升时，缓解制动1。目前，我国客车一般装用 104 型或 F8 型空气制动机，均可实现间接式空气制动。机车司机通过操控制动阀，将列车管压缩空气排出，降低列车管压力，将压力信号传给各客车制动机，客车制动机控制副风缸向制动缸充风，制动缸内压缩空气压 力 传 递 给 基 础 制 动 装 置，从 而 产 生 相 应 的 制动力。2 电子防滑器作用 按照 铁路客车技术管理规程，“最高运行速度 120 km/h 及以上的客车应装有防滑器”，我国铁路客车装有电子防滑器数量占客车保有量的 80%以上。电子防滑器既可以防止因轮对滑行对踏面造成严重擦伤，大大降低客车轮对擦伤对列车运行的危害又能够根据轮轨间黏着的变化调节制动缸压力，实现调节制动力，以充分利用轮轨间的黏着，得到较短的制动距离，空气防滑系统组成如图1 所示。3 发生问题分析 3.1调速过程分析司机调速时，操控制动阀将列车管压缩空气排出，降低列车管压力，通过制动管系和各客车制动机控制副风缸向制动缸充风，制动缸内压缩空气压力传递给基础制动装置，从而产生相应的制动 力，制 动 力 作 用 到 各 客 车 轮 对 上，列 车 降 低 速度，实现列车调速目的。调速过程中，若各客车车轮只是维持蠕滑状态，则客车电子防滑器不动作；若发生滑行，客车电子防滑器会发生阶段排风或一次排风。前期发生问题的列车中客车均装有电子防滑文章编号：1008-7842（2023）04-0150-06引用格式：牛明浩.旅客列车制动调速非正常停车的原因分析及对策J.铁道机车车辆,2023,43(4):150-155.作者简介：牛明浩（1977-）男，高级工程师（修回日期：2021-12-15）第 4 期旅客列车制动调速非正常停车的原因分析及对策器，经现场勘察，发生非正常制动停车线路轨面存在雪、冰、霜、落叶或有油类等情况。初步判断，列车运行至该区段会降低轮轨黏着，客车电子防滑器应产生动作。动作过程：列车实施制动后，制动力不大于黏着力时轮对会维持蠕滑状态，此时轮对转速与车辆速度保持一致，一般认为两者可在5%15%的 范 围 内 变 化。当 制 动 力 超 过 黏 着 力时，轮对的蠕滑状态不能维持，轮对速度会剧烈下降，此时为了防止轮对擦伤，防滑器控制制动缸排风，使制动力减小。当制动力小于黏着力时，轮对转速得以恢复。轮对转速恢复后，防滑器为了充分利用黏着控制制动缸充风，使制动力逐步增加，制动力的增加又会使轮对的制动力超过黏着力，引起防滑器控制制动缸排风，使制动力减小，如此形成制动缸排风、再充风的循环。如果在此过程中 黏 着 增 加，制 动 力 小 于 黏 着 力，则 轮 对 恢 复 转动。当制动力恢复到当时所施加的制动力时，若此时的制动力仍不大于黏着力，则轮对不会滑行，防滑器控制制动缸始终处于充风状态，以保证列车 所 施 加 的 制 动 力，充 分 利 用 当 时 的 轮 轨 黏 着。因此，在轮轨处于低黏着状态时，车辆在制动工况下防滑器为保护车轮不被擦伤，在制动力超过黏着力时进行排风而造成耗风是必然的。长时间的低黏着会造成防滑器持续动作，造成耗风过多，使列车缓解时，机车的充风不能及时使全列列车管充至缓解压力，短时间内部分车辆仍处于制动状态，从而使列车容易发生意外停车。3.2列车制动监控系统数据分析（1）各系统说明TCDS 系统的数据记录中含有各辆车的运行速 度、列 车 管 压 力、制 动 机 输 出 的 制 动 缸 管 压力3，利用 TCDS 提供的制动缸管压力数据是否发生频繁变化可间接了解各车的防滑阀是否发生动作。LKJ 系统的数据记录中含有机车运行速度、公里标、列车管压力、机车均衡风缸压力等信息，通过 LKJ 提供的列车管压力和机车均衡风缸压力可以了解机车制动操作的情况。KLW 系统的数据记录中含有列车尾部列车管的压力数据，可以了解列车尾部风压的情况4。在个别车辆的防滑器上加装的数据记录模块可以了解 防 滑 器 控 制 中 所 用 的 轮 对 转 动 速 度 及 状 态 信息，从而判断防滑器是否发生动作。（2）客 车 制 动 调 速 非 正 常 停 车 数据分析客车 Z283 次于某日 1107 在某线路站间制动调速时意外停车。该车由 25T 型客车组成，装有客车运行安全监控系统，从 TCDS 全列车制动数据（如图 2 所示）及机车 LKJ 提供的数据（如图 3 所示）来 看，列 车 管 压 力 从 110543 开 始 减 压 50 kPa，制动缸管压力在升到设定压力的过程中数据曲线波动明显，且多辆车的制动缸管有压力升降的变化，说明防滑器已发生动作，大约经过 26 s 后（图 3 中 A 点）列车管压力开始下降，此时由于副风缸压力低于工作风缸压力，列车管向副风缸补风；而机车制动保压时为列车管不补风模式，列车管压力的下降，相当于列车制动追加减压，导致制动缸管压力上升，制动力增加，加大了轮对滑行的趋 势，防 滑 器 的 动 作 更 加 频 繁，用 风 量 进 一 步 加大；司机缓解时（图 3 中 B 点），由于车辆副风缸亏风 较 多，不 能 及 时 使 车 辆 全 部 缓 解，最 终 导 致 停车。从数据曲线图 3 中 B 处可以看出，此时司机进行 缓 解 时 只 有 靠 近 机 车 的 机 后 几 辆 车 得 到 了 缓解，后 面 的 车 辆 均 未 缓 解，从 而 使 列 车 发 生 意 外1-制动缸管；2-压力继电器（若有）；3-防滑器主机；4-防滑阀；5-制动缸；6-速度传感器注：为电气线路；为空气管路图 1空气防滑系统示意图2151铁 道 机 车 车 辆第 43 卷 停车。T216 次列车司机于某日 95916 开始制动如图 4 所示，列车管压力从 A 点下降到 B 点，减压约 55 kPa，制 动 保 压 30 s 后 压 力 从 C 点 开 始 下 降，10 s 内压力下降到 D 点 500 kPa。此时司机缓解，机车列车管压力升压，但从 KLW 测量到的压力持续下降到 400 kPa，随后停车。推测列车制动后，由于各种原因造成防滑器发生动作，在 B 点到 C 点的过 程 中 防 滑 器 控 制 防 滑 阀 不 断 使 制 动 缸 发 生 排风、充风动作，由于制动缸的用风来源于副风缸，多次的制动缸排风、充风动作会使副风缸的压力不断下降。当副风缸压力下降到比工作风缸的压力低时，制动管将向副风缸补风，由于机车制动保压时为制动管不补风模式，从而使制动管的压力下降。如果列车中有多辆车发生制动管给副风缸补风，则制动管的 压力下降速度增加，曲线图中 C点到 D 点。此时司机在 D 点再进行缓解时机车的充风不能及时使全列列车管充至缓解压力，在短时间内部分车辆仍处于制动状态，从而使列车发生意外停车。其他 K396 次、K214 次、Z22 次等列车发生的情况都类似如图 5 所示，只是图中 A 点到 B 点的减压量、B 点到 C 点的持续时间、C 点到 D 点的下降速率及时间不同而已。3.3运行环境工况分析发 生 问 题 时，环 境 温 度 较 低，温 度 为-5-8，钢轨轨面覆盖因霜或雾气冷冻形成薄冰；运行在曲线地段发生问题高达 58.3%发生故障的列车；环境温度和线路状况易导致客车的车轮易发生滑行，电子防滑器动作排风。图 2TCDS 全列车辆制动曲线图（Z283 次）图 3机车 LKJ 数据曲线图（Z283 次）152第 4 期旅客列车制动调速非正常停车的原因分析及对策4 防滑器数据记录模块监测验证情况 某年 1 月，分别在 T110 次、T216 次 2 个车次的每列车其中一辆车上的防滑器增加了速度记录模块，通过对记录数据分析验证防滑器的动作。到 2月收集的数据中，某日 T216 次 YZ25K346230 车发生了不同时段的多次防滑动作，见表 1，但没有持续 长 时 间 的 防 滑 器 动 作，因 此 没 有 发 生 意 外停车。T110 次列车则不同，某日 95235 列车开始制动，如图 6 所示，列车管压力从 A 点下降到 B 点，减压约 55 kPa，此时防滑器记录的数据曲线显示从95256 开始由于各轴轮对转速突然下降，防滑器控制制动缸发生排风、充风动作使各轴轮对转速不断发生变化，如图 7 所示。由于防滑器控制防滑阀不断使制动缸发生排风、充风动作，使副风缸的压力持续下降。当副风缸压力下降到比工作风缸的压力低时，制动管将向副风缸补风，由于机车制动保压时为制动管不补风模式，从而使制动管的压力下降，如图 6 中 C 点，如果列车中有多辆车发生制动管给副风缸补风，则制动管的压力下降速度增加，图 6 中 C 点到 D 点。制动保压 30 s 后压力从 C 点下降，10 s 内压力下降到 D 点 500 kPa。此时司机缓解，机车列车管升压，但由于要给各车辆的副风缸补风，因此远离机车的车辆不能及时缓解，未缓解的车辆仍处于制动状态从而使车辆速度逐步降低，直至停车。在防滑器记录的曲线图中，如图 7 中的速度曲线波动正常、变化趋势合理、没有尖峰类的异常变化，防滑系统的工作正常，没有受外界干扰。根据图 4T216 次 LKJ 与 KLW 数据曲线图图 5K396 次 LKJ 与 KLW 数据曲线图表 1T216 次防滑情况统计序号123456时间219082195231538403365272893028动作情况多次多次多次一、三轴各 1 次一轴 1 次各轴 1 次153铁 道 机 车 车 辆第 43 卷 以往的经验，此类曲线是在极低黏着的情况下（试验 中 在 轮 轨 之 间 喷 纯 减 摩 液 或 在 钢 轨 上 涂 润 滑油）才会出现。5 结论及建议 5.1 结论通 过 上 述 分 析 得 出：当 轨 面 存 在 雨、雪、冰、霜、落叶或人为造成轨面有油类等会降低轮轨黏着，由于列车运行中长时间的低黏着，在列车制动调速或停车过程中，客车电子防滑器持续动作，耗风过多，造成客车副风缸压力过低；列车缓解时，机 车 的 充 风 不 能 及 时 使 全 列 列 车 管 充 至 缓 解 压力，短时间内部分车辆仍处于制动状态，从而使列车发生意外停车。5.2 有关建议（1）通过增加副风缸容积以增加客车自身的供风能力。（2）防滑阀加装节流垫片以减少防滑控制时的用风量。（3）避免人为造成线路低黏着的状态。（4）旅客列车司机掌握冬季停车地点线路是否为低黏着状态区段，在低黏着状态区段改进列车 操 纵 方 式，采 取 提 前 制 动、分 段 调 速 的 操 作 方式，尽量减少制动保压时间。参考文献1 朱继绪.车辆制动装置M.北京：中国铁道出版社，1987.2 国家铁路局.机车车辆制动系统用防滑装置：TB/T 30092019S.北京：中国铁道出版社，2019.3 刘 瑞 扬，杨 京.铁 路 客 车 运 行 安 全 监 控 系 统（TCDS）原 理 及 应 用 M.北 京：中 国 铁 道 出 版 社，2005.4 中国铁路总公司.旅客列车尾部安全防护装置技术条件（V3.0）：TJ/DW 0092016S.北京：中国铁路总公司，2016.图 6T110 次 LKJ 与 KLW 数据曲线图图 7T110 次 95250 各轴速度曲线154第 4 期旅客列车制动调速非正常停车的原因分析及对策Troubleshooting and Countermeasure of Abnormal Parking Problem Happened on Passenger Train at Braking Speed AdjustmentNIU Minghao（China Railway Beijing Group Co.,Ltd.,Beijing 100860,China）Abstract：In winter,some passenger trains such as Beijing-Shanghai line,Beijing-Guangzhou line and other lines have many abnormal parking problems at braking speed adjustment.According to the actual condition of running line,electronic antiskid braking speed regulation action process principle,by downloading Train Coach Running Diagnosis System,LKJ and End of Passengeer Train Safety Equipment data of the train,to find out the cause of the problem.The data recording module is installed on the antiskid device to monitor and test.The conclusions are drawn and some suggestions on application and the application and product design are put forward.Key words：passenger train；braking speed adjustment；abnormal parking155