关于空气涌动造成车辆意外出闸的调研分析及防控建议

关于空气涌动造成车辆意外出闸的调研分析及防控建议
摘要：铁路车辆意外出闸，严重干扰着行车秩序，甚至威胁行车安全。

现场鉴
定部分车辆闸瓦磨耗严重，车轮温度较高，有明显的抱闸特征，但进行制动机试
验各项指标均合格，基础制动装置又没有别劲现象，究竟什么原因造成个别车辆
制动缸鞲鞴外露？经对故障情况、列车运行工况等进行统计分析，发现空气涌动
会对车辆制动机产生影响，造成部分车辆意外出闸。

关键词：铁道车辆、空气涌动、意外出闸、影响、防控
一、空气涌动作用验证
近年来，大秦线万吨、两万吨列车的不断开行，列车编组越来越长，对车辆
制动性能的要求也随之增高，但一种自然现象一直困扰着车辆制动作用—空气涌
动引发的制动机意外出闸。

为了验证空气涌动作用的存在，我们进行了现场试验。

一是在列车充风时，待尾压达到600Kpa时，快速关闭前部车辆折角塞门，前部
车辆制动机会产生自然制动，说明由于空气涌动造成列车管发生局部减压。

二是
列车在小减压制动后，开启端部车辆折角塞门短时间放风减压后快速关闭截断塞门，列车会发生自然缓解。

两种试验均突出了“突然”，突然停止供风，突然局部
减压都会带来列车管压力空气的涌动，同时说明空气涌动会造成制动机意外动作。

二、产生空气涌动的原因
压力空气是一种弹性物质，第一具备连续性，在一个容器中始终要保持均匀
分布，当局部状态改变其他部位就会进行补充，达到平衡。

第二具备惯性，空气
在流动过程中突然停止供风，由于惯性作用容器内空气仍在向前流动，但由于供
风停止，后部必然会发生一定“真空度”，也就是局部减压，同理当一个容器内空
气均衡时，开启容器进行减压，容器其他部位的空气就会向减压部位涌动，开始
减压的部位，就会产生局部增压现象。

一个容器内空气力求均衡的特性决定了空
气涌动的存在，是一种自然现象，无法避免。

三、空气涌动对车辆制动机的影响
空气涌动必然会造成局部增压或减压，而车辆制动机就是以压力空气增压或
减压作为信号源控制制动机的制动及缓解，所以存在增减压就可能会引发车辆制
动机意外动作。

大秦线发生的列车在运行工况下，没有进行减压就发生个别车辆
意外出闸就是空气涌动影响的有力佐证。

四、空气涌动导致车辆意外出闸分析
1.数据统计
经统计2016年3月至2017年4月共计发生意外出闸67列201辆，其中发
生在主控机车后20位之内的29列117辆，占发现列数的43.3%，发生在从控机
车前20辆、后20辆的21列132辆，占发现列数的31.3%。

经调阅机车LKJ数据
分析，发生意外出闸的列车均长时间未使用空气制动。

2.意外出闸的表象特征：
2.1意外出闸车辆集中在主控机车机后、从控机车前后部。

2.2连续或者间隔车辆同时出闸的现象居多，在统计的67列车中，共有201
辆发生了意外出闸，其中单列最多的6辆，发生两辆以上的48列，占全部列数
的71.6%。

2.3意外出闸车辆执行一次减压制动再缓解后，故障自动消除。

2.4意外出闸车辆现场鉴定部分车辆闸瓦存在异常磨耗，车轮温度较高，有抱闸特征，但车轮损伤不明显，说明鞲鞴外露时间不长，闸瓦抱轮压力不大，还未
达到严重损伤车轮的程度，与真正的“抱闸”还有一些区别。

列车制动机试验及
120试验台试验均符合相关技术要求。

2.5调阅THDS探测原始波形多数出现疑似抱闸波形。

3.原因分析
在制动阀技术标准符合规定的情况下发生出闸或产生局减的前提是主阀活塞
两侧形成制动动作压差。

那么，列车既没有减压又没有漏泄，压差是如何产生的呢？
3.1制动阀动作的决定因素其实是减压或增压速度，通常我们所说的减压量其实真正意义是单位时间的减压量，反应的是减压速度，而列车管空气涌动主要特
点就是突然增减压，也就是增减压速度很快，120控制阀产生第一阶段局减主活
塞两侧压差是4Kpa左右，发生制动作用需要压差是9-11.5Kpa，缓解压差是6-
16Kpa，所以空气涌动造成的局部减压很可能在制动阀主鞲鞴两侧形成4Kpa的压差，发生第一阶段局减，局减又会加剧减压，达到9.5-12Kpa压差而发生制动作用。

当列车管以超过40Kpa/min的速度持续减压8s左右时，120控制阀主鞲鞴两
侧就可能会形成4Kpa的压差，发生局减，进而产生制动作用，减压速度越快，
产生制动作用动作时间越短。

3.2由于列车管压力空气的涌动会造成列车管局部压力突然升高。

那么在局部升高范围内车辆副风缸压力就会出现高于定压情况，也就是“过充”现象，制动机
过充一种情况会导致由于局部减压，容易形成制动机制动压差，导致意外出闸；
一种情况是在小减压制动后，再充气时出现不缓解情况。

3.3由于列车管压力空气的涌动会造成列车管局部压力突然降低，120及102-
1阀在减压20Kpa前就会发生局减作用，制动灵敏度高的制动阀主活塞就可能带
动节制阀上移6mm置第一阶段局减位，局减作用又会加剧列车管局部降压，进
而带动滑阀上移到制动位，相继产生第二局减而发生意外出闸，120-1阀在第二
局减的同时还会产生加速制动作用，更会加剧列车管减压而引发附近制动灵敏度
的车辆出闸。

而机车运行工况列车管压力衰减时会自动补风，但该作用检测的是
列车管前部风压与机车供风风压达到平衡后就自动关闭供风阀，关闭供风阀又是
刚性动作，这样长大列车就会出现机车附近车辆列车管由于空气后涌产生较为明
显局部减压，而引发意外出闸。

3.4当空气涌动造成个别制动机“过充”，再遇到空气涌动造成局部减压，发生
在同位置车辆时，引发意外出闸的可能会更高。

五、整治建议
空气涌动属于自然现象，不可能彻底消除，但可以尽量降低空气涌动的负面
作用。

在现场解决列车漏泄试验车辆出闸问题的方法是，列车充至定压后等待1-
2分钟，待前后压力平衡后再缓慢关闭折角塞门执行漏泄试验，其实就是减小空
气涌动的影响。

根据此原理提出以下整治建议：
1.改进机车供风阀关闭方式，变刚性关闭为柔性关闭，放慢关闭速度，降低
空气涌动作用。

2.延迟机车供风阀关闭时间，当检测到压力达到定压后，再延时1-2分钟关闭，达到压力平衡，消除空气涌动现象。

3.对120及120-1控制阀的第一局减动作压力进行调研，增加稳定弹簧刚度，在保证正常制动作用的前提下适当提高动作压力差。

4.提高制动阀检修工艺标准，尽可能达到参数的一致性。

5.列检对万吨列车加试一把减压40Kpa制动稳定性试验，检测是否存在产生
制动作用的制动阀，对制动灵敏度过高的制动阀进行更换。

参考文献：
[1]车辆制动装置.北京：中国铁道出版社，2000.
[2]铁路货车制动装置检修规则.北京：中国铁道出版社，2008.。