——制动缸不缓解（450kpa）故障分析
付显锋
成都地铁运营二分公司车辆设备车间 四川成都 610000
摘要：ZER4型蓄电池工程车是一款采用DC1500V接触网和DC800V车载牵引蓄电池供电的四轴电力工程车，是目前成都地铁7、10号线负责场段调车、救援、施工作业等重要任务的主要车型。该车装备了一套DK-2制动系统，具有自动制动、单独制动、断钩保护、紧急制动、停放制动等功能。此系统有别于传统的通过气压变化控制的制动系统，由一个系统单元收集信号，然后经过一系列的内部逻辑控制后，给各执行元件发出指令，是一个电气控制与空气制动相结合的制动系统。此类电空制动系统在轨道交通领域应用也越来越广泛，具有一定的普及性和代表性。通过此次制动故障的处理和分析，能够帮助我们今后更好地处置蓄电池工程车制动系统的故障，为做好我们的运营保障工作提供保证，为我们提前制定预防该类故障发生的措施提供依据。
关键词：DK-2；微机闭环控制；旁路制动；195紧急增压电磁阀；断路
一、故障现象简述及故障处理
蓄电池工程车库内转道作业时，司机发现对机车正常缓解操作后，均衡风缸和列车管均为定压500kpa，可制动缸压力为450KPa，机车不能缓解，其它风缸压力均正常，经多次缓解操作后制动缸仍未缓解，详细查看故障记录和I/O通道节点，未发现惩罚制动及紧急制动信息情况，机车其他功能一切正常。对工程车进行断电大复位操作，启机后故障现象仍未排除，随后又进行线路、管路排查，未发现有脱落、破损等现象，而且各类塞门都在正确的开关位置上。此故障造成机车无法牵引、动车，严重影响了机车的正常使用，是典型的机车制动不缓解。
根据故障现象——制动缸压力始终保持着450Kpa不变，此压力值正好与紧急制动时的压力值相一致，可以初步分析是机车实施了紧急制动.
应急措施：
1、将自动制动控制器（大闸）置于运转位，司控器（小闸）至于0位，均衡风缸、列车管压力升至500Kpa。
2、关闭了160紧急增压塞门，切断195紧急增压电磁阀的风源，随即160紧急增压塞门放风口开始放风，191制动中继阀动作放风，制动缸压力开始下降至0KPa，机车缓解。
3、将故障车的195紧急增压电磁阀与其他正常车的195紧急增压电磁阀互换，故障现象发生了转移，故障车制动、缓解恢复正常，可以判定是195紧急增压电磁阀出现了故障。
二、故障原因及分析
1.DK-2制动系统的制动缸制动风路控制原理如下：
制动缸风压控制分为电子分配阀和空气阀两种控制方式，
（1）电子分配阀控制方式：
自动制动控制器（大闸）置于过充位、运转位、制动区、抑制位以及重联位（不包括紧急位）时，或者司控器（小闸）置于制动区（不包括快制位）时，机车实施的是电子分配阀控制方式，此时262YV切换电控阀处于得电状态，容积风缸的控制风压被截断，预控风缸的控制风压被导通（见图1a）。总风经187滤层器、51单制调压阀、260YV单制电控阀、109预控风缸形成可变的预控压力，通过262YV切换电控阀控制105制动中继阀的开合度，实现对制动缸制动力大小地控制。此时，列车管的压力变化不再是影响制动缸压力的直接因素，而是通过列车管的压力传感器向BCU传递列车管压力变化的可变电信号，经BCU计算后再向260YV单制电控阀（高速电控阀）发出风路通断时间的指令，根据风路通断的时间长短获得相应的预控压力，继而实现对105制动中继阀预控压力大小地精确控制。电子分配阀控制方式就是通过微机BP的闭环控制，让260YV单制电控阀一定时间地通断产生与列车管变化率相匹配的预控压力来控制105中继阀的开合度，总风经过123塞门和制动缸中继阀105向制动缸充风产生制动缸压力，这样制动缸压力随列车管的减压量增大而增大（0—450Kpa）。（见图1a）
（2）空气制动控制方式：
当自动制动控制器（大闸）置于紧急位时，机车实施的是空气阀控制方式。制动控制单元BCU根据列车管的减压量控制101三通阀，工作风缸99经过101三通阀向容积室110充风，容积室压力上升。此时262YV切换阀处于失电状态，预控风缸的控制风压被截断，容积风缸的控制风压被导通，形成105制动中继阀预控压力，继而控制105中继阀的开合度。总风经过123塞门和制动缸中继阀105向制动缸充风产生制动缸压力，这样制动缸压力随列车管的减压量增大而增大（0—450Kpa）。由于大闸是置于紧急制动位，制动控制单元BCU接收到来自大闸的紧急制动信号，随即BCU向紧急电控阀265YV发出指令，由265YV控制的电动放风阀94开始排风，紧急放风阀95放风口打开，将列车管里的空气快速排出，列车管压力快速降至0Kpa，因此，受列车管压降的影响，105中继阀给制动缸快速充风，制动缸压力迅速升至450Kpa产生紧急制动。空气通路见图1b。
（3）紧急制动旁路：
当司控器手柄处于快制位时，制动控制就比较简单明了些了。制动单元BCU接到快制的指令后，切断紧急增压电空阀195线圈控制回路的电源，使紧急增压电控阀195失电，其切断的空气风路被打开，总风经160紧急增压塞门、195YV紧急增压电空阀产生紧急中继阀191的控制压力，总风再经过123塞门和191紧急中继阀向制动缸充风产生450kpa制动力，空气通路见图1c
201BP——制动缸1压力传感器；119——制动缸1隔断塞门；202BP——制动缸2压力传感器；120——制动缸2隔断塞门；273、275、276、284——测试口；107——双向阀；105——制动缸中继阀；191——紧急中继阀；195YV——紧急电空阀；160——紧急增压塞门；52——紧急增压调压阀；123——总风供给塞门；183——滤尘器；155——无火塞门；57——无火调压阀；103——无火止回阀；101——三通阀；99——工作风缸；110——容积风缸；262YV——切换电空阀；246YV——强缓电空阀；206BP——预控压力传感器；109——预控风缸；260YV——单制电空阀；261YV——单缓电空阀；51——单制调压阀；187——滤尘器
图1 制动缸控制原理
2、故障分析
2.1 人员误操作和机车控制系统出现偶发性死机，使得紧急制动的指令不能消除。
2.2 列车管不能充风至定压，101三通阀不能将容积风缸的空气排出，使得控制风压达不到预设低值，105中继阀不能排风。
2.3 260YV单制电空阀长期得电或卡死在通位，使得105中继阀的控制风压始终存在，因此105不能排风缓解。
2.4 195YV紧急电空阀失电或阀口未关闭，使得191紧急中继阀始终得到控制风压，从而不能排出制动缸空气缓解。
在故障的处置过程中，我们首先通过常规处置手段和断电大复位，故障并未解除，由此可以排除人员误操作和机车控制系统出现偶发性死机的可能。然后再对机车进行制动试验，检查发现自动制动控制器处于运转位和司控器手柄处于0位，列车管正常缓解，列车管、均衡风缸风压均为500kpa（为标准定压），只有制动缸压力无法降至0kpa，所以可以排除列车管不能充风至定压的可能性。
通过进一步分析，机车的电子、空气两种制动控制方式，无论哪一个制动控制方式出现了问题，另一种方式都应该能使机车正常缓解。我们取下262切换电控阀的电源插头使之处于失电状态，预控风缸的控制风压被截断，容积风缸的控制风压被导通，机车采用空气阀控制方式。在此方式下又进行一次制动缓解操作，机车依然无法缓解，证明该故障原因不在前两种控制方式里，同时可以排除260YV单制电控阀的故障。
最后，通过关闭了160紧急增压塞门，切断195紧急增压电磁阀的风源，随即160紧急增压塞门放风口开始放风，191制动中继阀动作放风，制动缸压力开始下降至0KPa，机车缓解，故障消除，可以确认旁路制动的195电空阀出现了问题。
195YV电空阀控制电气原理（见图2）如下：当继电器52KA的常开点（6、7）闭合，DC110V直流电的正极电才能经过51KA的常闭点（6、5）和53KA的常闭点（6、5）到达195YV电空阀线圈输入端，通过线圈回到DC110V的负极形成回路，195YV电空阀动作。
继电器51KA和53KA的动作受BCU控制，BCU的1号端口有电信号输出（紧急），则51KA线圈得电动作；9号端口有电信号输出（快制），则53KA得电动作。而继电器52KA受=28-P06压力开关、95SA（紧急放风阀）的微动开关和51KA（紧急）常闭点控制，只有总风风压高于500kpa（=28-P06压力开关1、2点闭合），没有触发紧急制动信号（51KA的8、9点闭合），95SA不触发（微动开关3、4点闭合），才能使继电器52KA的线圈得电动作。因此，只有BCU没有紧急制动、快速制动的信号输出，且总风压力达到500kpa以上，电空阀195YV才会得电动作。
图2 195YV电空阀控制电路
通过观察BCU指示灯可以发现：紧急制动时，1号指示灯（紧急）亮。快速制动（小闸快制位）时，9号指示灯（快制）亮。运转位时，1号和9号指示灯都不亮。而且紧急、重联、运转、快制各状态指示灯显示都符合DK-2制动系统紧急制动、缓解的电气控制逻辑原理，且总风压力高于500kpa，满足195YV电空阀动作的条件。证明195YV电空阀控制的逻辑控制部分没有问题，应该是得电风路关闭状态，判断可能是元器件出了问题。
拆下195电空阀电源插座进行进一步检查：大闸打到运转位，司控器放在“0”位，测量195电空阀电源插座：195电空阀线圈电压97.1V（正常，电空阀接收到缓解电信号），线圈电阻值为4.41M?（正常线圈电阻值应为1K?左右），电阻值明显偏大（线圈断路）（见图 7、8）。由此判定是195电空阀线圈故障。
通过检查判断故障原因为：195YV紧急增压电空阀线圈断路，造成195电空阀得电无动作，相当于失电状态。总风经160、195YV后一直保持制动缸紧急增压控制压力，导致191紧急中继阀的总风向制动缸充风通路持续开启，机车无法缓解。最后，通过更换195YV紧急增压电空阀，机车制动、缓解恢复正常。
结束语
此次的制动故障处理，让我们进一步理清了DK-2制动系统的工作原理和控制方式，积累了正线制动故障处置手段和宝贵经验，如：出现此类型的制动故障，我们可以采取的应急措施是将紧急增压塞门关闭，通过人为切断紧急增压控制风路来缓解机车。同时告诫我们，现在制动系统的控制融入了电子计算和微机控制，虽说提高了控制精确性和操作便捷性，大大简化了管路的铺设，有较高的科技含量，但是其故障率比起机械控制的来说要略高一些（电气故障的通病就是偶发性、隐蔽性和不可预见性），对设备的稳定和可靠不能盲目乐观。在今后的正线跟车保障中，制动故障是较为常见的一类机车故障，这就需要我们更多的了解DK-2制动系统，随时做好应付各种突发状况的准备，保证蓄电池工程车的正常使用。
参考文献：
[1]成都7#10#线电力工程车制动及供风系统培训课件————————周士华
[2]成都7#10#线电力工程车维修手册————————————————中车株洲电力机车有限公司
论文作者:付显锋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/26
标签：紧急论文; 塞门论文; 机车论文; 故障论文; 压力论文; 风压论文; 线圈论文; 《防护工程》2018年第35期论文;