工学论文：工程车停放制动器故障分析及解决对策

  内燃机车在地铁施工运行过程中停放制动故障，轻者使车轮抱闸运行，影响机车牵引力和正常运行;重者造成车轮踏面擦伤、烧灼，如长时间抱闸运行车轮踏面的高温会传递到车轴轴承箱，进而烧损车轴轴承箱里面的轴承，发生燃轴。对此，本文从工作中遇到的案例进行分析归纳出停放制动器发生故障的几种情况，并根据多年现场工作经验提出自己的看法和解决措施。

1 停放制动器的作用原理及安装布置

1.1 停放制动器的作用

机车上安装停放制动器的目的是为了防止机车停放时传统单元制动器因压力空气泄露，导致制动力衰减或失效，在振动力、风力、坡道下滑力等外力作用下发生溜逸，造成行车事故，为保持机车长时间在库内或其他线路上安全停放而设计安装了停放制动器。

1.2 停前制动器的工作原理

停放制动也称弹停制动或储能制动，分为两种，一种是独立式，一种是集成式，西安地铁机车上采用的是后者。独立式停放制动器是通过杠杆作用将制动力传递到基础制动部分;集成式是将储能结构与基础制动器有机的紧密结合在一起，作用原理是利用弹簧压缩时储存能量，伸长时又释放能量即产生弹力从而作用到基础制动器上产生停放制动作用。弹簧的压缩和伸长采用空气控制，与基础制动装置一样由空气制动系统来实现制动和缓解，不同之处是基础制动装置通过列车管的增压实现制动，列车管减压实现缓解，而停放制动器恰恰相反，这就是它设计的特别之处和巧妙之处，作用就是在基础制动装置无风压的情况下仍然保持机车的制动力，是一种安全保障措施。

1.3 停放制动器的安装布置

西安地铁二号线配属的机车安装的停放制动器的布置形式有两种，一种是哈尔滨制造的内燃机车采用同一转向架上的两根轴斜对称布置两个停放制动器，全车共四个停放制动器;另一种是襄樊金鹰制造的内燃机车采用同一转向架上一根轴对称布置两个停放制动器，全车也有四个停放制动器。

2 停放制动器故障现象和原因

根据哈尔滨内燃机车在运行过程中发生过的停放制动器故障，概括起来有下面三种情况，现分析如下:

2.1 停放制动器机械卡死

停放制动器为纯机械结构，主要部件为压缩弹簧、螺杆、螺套、活塞、皮碗、棘爪、棘轮、拉环等。当机车运行中因停放制动器充排风电磁阀偶发失电或接线端子虚接断电造成停放制动突然施加后又瞬间恢复，供电恢复后，正常情况下停放制动能够及时自动缓解。但有时停放制动器中螺杆、螺套制动伸长后卡死不能复位，或者棘爪、棘轮卡死不能转动。在工程车运行中发生过同一转向架上的单个或不同转向架上两个停放制动器运行中施加后卡死不能自动缓解的间题。这种个别停放制动机械卡死故障，现机车上没有检测和提示功能，司机不易发现，往往就会造成车轮踏面的擦伤。造成这种间题的原因是停放制动器储能缸内压力空气中存在一定水分，密封圈老化密封不严压力空气进入压缩弹簧、螺杆、螺套腔内，导致螺杆、螺套，棘爪、棘轮润滑不良，螺杆、螺套的旋转，棘爪、棘轮的转动灵敏度变差，加之机车在运行中的振动，突发螺杆、螺套旋转和棘爪、棘轮转动卡滞，停放制动不能自动缓解。

2.2 停放制动器风管或排风口漏风

停放制动器与基础制动装置一样由空气压力的变化来实现制动和缓解，即储能缸内充风到450Kp时其处于缓解状态，当储能缸内空气压力减为零时产生制动。机车正常运行时，总风缸压力在700-800Kp，经总风管上压力调压阀将压力调整为450Kp，导通到停放制动器储能缸内，停放制动器缓解。机车运行过程中停放制动器或其控制电磁阀排风口漏风时，当储能缸内压力空气泄漏量大于充风量时，停放制动器主弹簧就会带动精翰推杆下移，产生制动力。此种情况虽不会将闸瓦抱死在车轮踏面上，但在一定制动力的持续作用下也会造成车轮踏面不同程度的擦伤。

2.3 停放制动器控制电路故障

停放制动器的充排风由连接在总风管上的电磁阀控制，当电磁阀得电时电磁阀导通总风管通往停放制动器的阀门，失电时切断总风管通往停放制动器的阀门井打开电磁阀排向大气的排风口，以此实现停放制动器的制动和缓解。控制停放制动器充排风的电磁阀由直流 24 V电源供电，在司机操作台上由停放制动器钥匙开关控制其得电或断电。控制停放制动器充排风的电磁阀安装在车体下方，在正线作业时产生机车振动、隧道扬尘等环境间题，造成电磁阀瞬间失得电现象，引起停放制动突发施加后缓解，造成车轮踏面不同程度的擦伤。

3 停放制动器故障解决对策

(1)针对停放制动器机械卡死间题，一是修订维保制度，将停放制动器定期拆解检查，更换橡胶密封圈、皮碗，润滑螺杆、螺套，棘爪、棘轮、轴承等运动部件，试验动作灵敏度，从维护上保证其状态良好。二是制定司机试验检查标准，动车前反复试验停放制动器作用状况，要求司机一人车上操作一人车下观察，确保在出车前其状态良好，性能稳定;运行中利用途中清消点停车时间及区间作业停车时间司机下车检查停放制动器状态，做到使用过程检查控制;要求司机精心操作机车，避免机车运行途中产生过大冲动或振动。

(2)目前机车停放制动器储能缸压力检测只是在通往各个停放制动器的总风管上安装一引往司机操作台上的风压表，此风压表不能够分别反映四个停放制动器储能缸压力，建议在司机室独立安装能检测每个储能缸压力的压力表，以便司机在运行中能够对每个储能缸压力变化做到实时有效监控，当发生异常时采取措施。

(3)二号线哈尔滨生产的三台内燃机车停放制动器电气控制方法简单，其停放制动充排风控制电磁阀直接接到司机操作台的停放制动显示灯上，即控制电磁阀得电时显示灯显示绿灯，失电时显示红灯，以此提醒司机停放制动的状态。如果将控制电磁阀连接在机车的微机控制器(PLC)上，并将其得失电的信号反馈给机车发动机，发动机在接收到控制电磁阀失电的情况下自动切断机车牵引力，不致使发生停放制动施加时机车仍然带载运行，可减轻车轮踏面擦伤。

4 结语

经过对停放制动器故障及控制原理进行分析，少十找出工作中机车停放制动器易发生故障的处所及原因，制定了相应对策和间题解决的设想，虽未彻底解决存在的一些现实间题，但弄清楚了故障起因，如何对设备进行改进，至少在后期设备用户需求书的审核及招投标合同谈判时可提出这些间题的解决意见，对后期设备质量和性能的提升具有很大的意义。