驻车制动操作不当造成的故障分析及防范措施

喻泉 董华锋

摘要：本文对手制动系统故障形式和原因进行分析，对现场模拟实验和针对问题提出了相应的解决措施，对两种常见的手制动机故障进行计算分析和模拟试验，提出合理化建议。

关键词：手制动;故障;分析;模拟;建议

中图分类号：U472                                         文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2020）23-0161-02

0  引言

手制动机是利用人力操作产生制动作用的一种装置，主要用于调速和停车，防止车辆溜逸。近来60吨级车辆特别是部分K2改造车辆发生多起链式手制动机故障，出现手制动拉杆卡阻造成车轮抱闸和链条断裂造成手制动机失效事故。本文从风手制动系统结构特点和工作原理着手，分析故障产生的原因，利用现场进行模拟验证，并提出改进建议。

1  手制动系统故障形式及原因分析

1.1 手制动系统故障形式

①手制动机缓解后链条处于松弛状态，但拉杆加强筋在托架滚轴上卡阻，车轮抱闸不缓解，见图1。

②由于手制动拉杆链、手制动轴链和手制动机链开焊或断裂，导致手制动装置失效，见图2、图3。

1.2 原因分析

按《铁路技术管理规程》要求，列车编组或停留时，须拧紧两端车辆的人力制动机或加铁鞋固定，防止溜放。列车进编组站时，机车先减压制动，关闭端头折角塞门，再分离车钩[1]。

通常列检人员在空气制动机已作用的情况下，继续拧紧手制动机，形成风手制动机共同作用的工况，如果机车在重车工况下减压过大，或者列检人员分离车辆时开启折角塞门，制动机会发生紧急制动，14寸制动缸行程125～160mm，10寸和12制动缸行程145～195mm。

以下以转K2改造的C64K（装有过渡杠杆）为例，进行风手制动共同作用时手制动拉杆行程的简要分析，前制动杠杆尺寸为280×329×548，过渡杠杆尺寸为300×428，制动装置见图4[2]。

空气制动时，前杠杆的运动非常复杂，由向前平行移动和绕闸调器支点转动两部分组成[3]。在前杠杆全部回位的情况下或装用带复位装置的制动缸，重车位14寸制动缸最大行程160mm时，近似计算手制动拉杆移动量=160×（428+300）/428=271mm，如果考虑前杠杆的转动和手制动机共同作用造成的弹性变形量叠加，移动量将超过300mm，手拉杆加强筋很可能在托架上出现卡阻。普通制动缸勾贝（活塞）和推杆没有直接铰接，制动缸刚开始充气时，勾贝（活塞）和推杆没有直接接触，当前面已伸出一小段距离时，前后杠杆没有任何移动，属于空行程，因此现场实际测出的手制动拉杆移动量稍小于理论计算值。

以转K2改造的P64K（无过渡杠杆）为例，进行手制动拉杆链受力简要分析，前制动杠杆和C64K完全相同，尺寸为280×329×548，制动装置见图5。

不考虑手制动机传动效率和制动缸弹簧阻力，14寸制动缸重车位输出力34KN;链式手制动机制动倍率17，人工输入力490N，手制动轴链输出力8.33KN，动滑轮过渡放大1倍，则手制动拉杆链输出力16.67KN。

如果机车先进行重车位风制动，随后列检人员拧紧手制动机，两者共同作用，机车分离后制动系统缓慢泄露后缓解，或者列车编组后重新充风缓解，此时两种制动共同作用造成基础制动系统弹性变形的反力仅在手制动机的拉杆链和轴链上。

34×329+16.67×（280+329）=T1×（280+329）  T1=35KN

手制动拉杆链受力35KN，手制动轴链受力17.5KN。

如果以C70和P70（无过渡杠杆）为例，NSW型手制动机倍率27，输入扭矩156N·M，链条输出力大于10KN;12寸制动缸重车位输出力25KN，前制动杠杆尺寸120×433×444。先风手制动共同作用，后缓解风制动，手拉杆环链受力分析如下：

25×433+ 2×10×（120+433）=T2×（120+433） T2=39.6KN

手制动拉杆链受力39.6 KN，手制动轴链上受力19.8KN。

从以上理论计算分析来看，无手制动过渡杠杆的车辆，如果风手制动共同作用，先缓解风制动，此时手制动拉杆链和手制动轴链受力远大于《铁路货车制动装置检修规程》的试验拉力26.47KN和14.7KN，如果链条焊接质量不良，极有可能断裂;但手制動拉杆行程较小，不易造成拉杆加强筋在托架滚轴上卡阻[4]。有过渡杠杆的车辆手制动拉杆行程大，容易出现手制动拉杆加强筋在托架滚轴上卡阻，但手制动拉杆链和手制动轴链受力较小，不易出现链条断裂。

以上分析结果和运用故障统计一致。

2  现场模拟试验

现场手制动机试验：一位手制动拉杆加强筋长度为600mm，随机对多辆修竣出厂和入厂待修的各型无过渡杠杆车辆实施手制动试验，手制动拉杆移动量100～160mm。

对一辆修竣合格的转K2改造C64K型敞车（带过渡杠杆）进行多工况模拟试验，分别先实施空车制动（制动缸行程120mm）、半空车制动（制动缸行程130mm）和重车制动（制动缸行程138mm）后再拧紧手制动机。L为拉杆加强筋尾部到托架滚轴的距离[5]。（表1）

挑选一辆重车制动缸行程达152mm，手制动链（俗称5环链）松余量较大，且拉杆加强筋尾部到滚托距离L<250mm的入厂待修C64K（带过渡杠杆）进行试验，在重车位制动状态，拧紧手制动机（手制动轴链卷入量为3.5圈），此时手制动机拉杆加强筋已越过拉杆托架滚轴，松开手闸后，拉杆加强筋与拉杆托架发生卡滞，不能复位。

对转K2改造的P64K（不带过渡杠杆）先进行重车位风制动，再实施手制动，在风制动先缓解后，链式手制动机棘子和棘轮咬合很紧，人工无法缓解手制动机，需重新进行风制动才能缓解手制动。

3  改进措施及建议

①列车进车站停留，控制机车减压量和车辆制动缸压力不能过大，出发时先缓解手制动再缓解风制动。编组站长时间停留时，先对首尾两端的车辆缓解风制动后，再实施手制动，可有效防止拉杆加强筋越过托架滚轴卡阻、制动链环断裂和人工无法缓解手制动机等故障的发生[6]。②对于装有过渡杠杆的检修车辆，严格检查手制动拉杆长度和拉杆吊的定位尺寸，组装时控制手制动链（5环链）的松余量。参照运辆货车函〔2012〕45号《关于铁路货车制动管系及基础制动有关要求的通知》对新造车的要求，检查风制动、手制动同时作用时，手制动拉杆加强筋尾部与吊座间距离不得小于100mm。如果难以保证，可将加强筋长度由原600mm延长至710mm。此外，在手制动拉杆加强筋尾部加装焊接防脱挡块，也能彻底杜绝拉杆加强筋越过托架滚轴卡阻现象的发生。

4  结语

通过本文的研究解决了驻车制动操作不当造成的故障分析及防范措施，本文作者为了解决专业的问题，对驻车制动操作进行了现场模拟实验，通过多年经验找到了改进的措施和建议。

参考文献：

[1]中华人民共和国铁道部.铁路技术管理规程[M].北京：中国铁道出版社，2006.

[2]罗运康，宋国文.NSW型手制动机[J].铁道车辆，2001，39（10）：3-4.

[3]运辆货车函〔2012〕45号.关于铁路货车制动管系及基础制动有关要求的通知.

[4]张贺，王占宇.机械式驻车制动系统的智能警报开关装置研究[J].科學技术创新，2020（16）：177-178.

[5]朱志兴，石立岩.沃尔沃A40E铰卡驻车制动故障分析及处理[J].铜业工程，2019（02）：115-117，120.

[6]罗哉，魏青，徐伟.汽车复合制动气室储能弹簧失效分析[J].现代制造工程，2015（11）：144-147.