关于CCBⅡ制动系统NB11阀优化的浅谈

关于CCBⅡ制动系统 NB11阀优化的浅
谈
摘要:为了满足机车紧急制动时列车管3秒内排到零的需要，在CCBⅡ制动系统上均加装有NB11阀，在EBV发出紧急信号指令后提供一处近端排风点，来实现非常情况下机车紧急制动的响应。

但是在现场机车运用过程中NB11阀存在许多不足之处，相关的应急处置也不完善，导致机车运用过程中存在一定风险。

为此结合杭州机辆段现场问题解决的经验，提出NB11阀的优化方案，进一步提升CCBⅡ制动系统的整体可靠性，确保机车日常运用的安全。

关键词:NB11阀、21#管、K环、作用室
引言:
随着大功率电力机车在现场的应用，与之相适应的以集成处理和网络控制网络为核心的CCBⅡ制动机在机车运用过程中发挥着不可替代的作用。

在现场的使用过程中CCBⅡ制动机也暴露出一定的问题，特别是在紧急制动操作后进行缓解排风不止的情况十分突出，并严重影响了机车的现场正常运用。

为此通过对CCBⅡ制动机紧急制动的综合作用和典型案例的梳理，来实现对相关设备的认识和应急处置方法的优化。

1目前紧急控制
CCBⅡ制动系统的紧急制动信号有多种条件触发，其中大闸手柄EBV至紧急位由于MVEM得电，PVEM使得列车管压力快速下降，导致N97及NB11动作，加快列车管排风，保证紧急制动的灵敏性。

EBV手柄置紧急制动位先触发NB11再触发PVEM。

先有NB11（21#）→EBV紧急阀21#→EX，NB11(BP管) →EX;KM2紧急放风阀（BP列车管）→EX.同时MVEM(24V)得电→21#（紧急管）压力→MVEM电磁阀（EBV左侧）→排大气。

同时连接21#管的S10.36电磁阀得电使紧急压力阀PVEM 控制压力通过S10.36排大气，从而造成紧急压力阀PVEM的列车管排大气通路。

紧急制动发生时MV53电磁阀得电BPCO关闭。

BPCO左侧列车管压力→滤清器（BP 管）→PVEM→大气。

MV53电磁阀左侧列车管压力（BPCO左侧列车管压力）
→BPR→大气。

BPCO控制压力→MV53→大气。

［1］
在CCBⅡ制动系统中紧急信号是由空气信号和电信号共同作用实现多重备份，已实现在紧急制动情况下列车管压力3秒内降到零。

其中NB11是受 21#管直接
控制的风动信号，是实现紧急制动情况下列车管近端排风的最有效途径，并和EPCU的KM-2阀配合实现紧急制动的风控系统。

2NB11阀异常分析
在实际运用过程中发生HXD1B机车在进行紧急制动操作后，无法正常缓解的
典型故障。

EBV紧急制动后由紧急制动位拉回运转位，此时操纵台下方有较大排
风声，列车管压力不上升导致列车制动无法正常缓解。

经后续判断（21#吹气后
NB11列车管排风口有空气流出）为NB11阀卡滞，应急情况下用闷堵将故障侧
NB11阀排风口人工堵塞后维持运行。

回段后对故障NB11阀进行分解，确认为
NB11阀作用室下部K环异常导致在紧作用状态下NB11阀作用室内的压缩空气无
法正常排出，导致NB11的上部活塞及中心杆带动下部活塞克服弹簧压力始终处
于上极端，排风阀口无法正常关闭，导致列车不能正常充风，列车无法缓解，LCDM事件记录“紧急制动：操作员(列车管线)”，并伴随微机屏显示0383故障
代码（如图1、图2）无法消除。

图1 LCDM事件记录显
示图2 微机屏事件记
录显示
NB11阀（如图3）［2］受BP管和21#管控制（双活塞三压力机构），通过其压力差推动机械阀产生
紧急制动。

当BP管充风时压力空气经活塞中心孔一方面向上部活塞顶面（21#管）充风，建立21#管压力并在活塞上形成向下的压力与活塞弹簧配合，确保下部活
塞可以有效关闭排风阀口，不影响制动系统的正常使用。

于此同时BP的压缩空气通过活塞中心孔向控制室充风，使得上部活塞下部建立压力，在保压状态下上部活塞上下部压力一致在下方活塞弹簧的作用下排风口仍处于关闭状态。

当在常用制动状态下BP管减压时，上部活塞顶面21#管和下部控制室，分别经过活塞中心孔和K环向BP管回流此时活塞顶面的21#压力加下活塞弹簧的下压力要大于控制室的上抬力，下部活塞仍然使排风阀口处于关闭状态。

当在常用制动状态下紧急状态下EBV控制21#管排大气，上部活塞顶面21#管压力迅速消失BP管压缩空气在缩孔风堵的限制下不能及时回补，导致上部活塞下方控制室的压力要远大于上部活塞顶面21#管压力，再其作用下克服下部活塞弹簧的压力使得活塞整体上移，打开下部BP管的排风口，BP管压缩空气由此快速排往大气，制动系统进入紧急制动状态（如图4）。

［2］
外壳
控制孔
活塞环
K环
控制孔
K环
控制孔
压缩弹簧
控制孔
阀套
密封环
阀座
图3 NB11阀本体图图4 NB11阀剖面图
由于NB11阀采用两道K环（橡胶元件）作为控制室充排风的气路存在两方面问题。

第一由于其安装位置为司机室底部靠近车底架，橡胶元件受外界气温变化影响较大，存在胀圈和变形的情况，容易引发K环失效；第二由于下K环（中心杆进风孔）距离排风口较近，而且无论制动或缓解作用时列车管的压力空气直吹NB11阀的阀口弹簧组件，存在列车管杂质对其的影响比较突出，导致K环的
磨损加剧以及排风口堵塞。

是引发NB11阀故障的主要原因。

为此通过优化NB11
阀可以实现减少CCBⅡ制动系统紧急制动无法正常缓解故障的目的，从而对提升
目前机车的正常运用有积极的现实意义。

3相关优化措施
由于紧急制动系统的可靠性直接影响列车的运行安全，所以针对目前CCBⅡ
制动系统安装NB11阀位置的限制，通过对NB11本体进行重点技术优化，以提高NB11动作的抗干扰性，进一步体现现场设备“安全导向”的原则。

3.1 异常处置优化
日常应加强对机车风源的排水，如发现总风缸积水过多，应重点检查风源干
燥器。

机车制动机紧急制动发生后（EBV手柄操作、拉车长阀或列车管摘解等）
乘务员应立即将EBV大闸手柄置于紧急制动位，60秒后（列车停稳）将EBV大闸
手柄由紧急位移至运转位［3］，出现列车管不能充到定压，并伴有排风不止时。

当EBV大闸手柄运转位时，将21#管通过外接风源引入压力空气，如EBV大闸下
方排风口排风声，即判断EX排风口有异物堵塞卡滞，需要更换EBV大闸。

如此
时为NB11排风口排风不止，则判断是NB11阀故障引起的排风口无法关闭，导致
列车管直排大气，无法正常充风缓解。

在应对NB11阀排风口的异常卡的处置上，应根据NB11阀的排风口的布置
（如图3），以及NB11阀的M14×8排风口内壁上设螺纹衬套，配备与NB11阀排
风口相适应的螺口闷堵。

现场实际操作证明，在NB11排风口异常排风不止时，
可以在EBV“紧急位”排出列车管内存风的情况下。

用螺口闷堵封堵NB11排风口，将本侧故障的NB11“甩除”，再将EBV由“紧急位”拉至“运转位”，实现列车
管正常充风从而缓解列车制动。

避免列车因无法正常缓解而引发救援或事故。

NB11排风口
图3 NB11阀主排风口布置图3 NB11阀主排风口闷堵
3.2 NB11阀体优化
在NB11阀体的优化上主要是通过对向柱塞偶件阀代替“K环”实现作用室的
充排风（如图）以及双模板（弹簧组件）三压力驱动。

优化后的NB11 阀由柱塞套、柱塞杆、上下模板、复位弹簧以及阀体组成。

图3 优化后NB11阀充风位图4 优化后NB11阀保压位
当大闸在缓解位BP模块提供的列车管压力向NB11阀充风（如图3），使得
下模板（柱塞套模板）的上方形成压力区，克服下部弹簧压力推动下模板并带动
柱塞套向下移动，打开经柱塞杆中心孔充风通路，一路由其向21#管充风，此时
在上膜板的下方形成压力区，克服上部弹簧压力推动上模板带动柱塞杆向上移动，使得列车管向21#管的充风通路进一步扩大，而且通过柱塞杆下部的密封圈使得
柱塞套排风口始终处于关闭状态。

另一路通过柱塞杆顶部缩口风堵向上模板上方
（作用室）充风，在上膜板的上方形成压力区，直至与上膜板的下方21#压力相
均衡后在上部弹簧的作用下移，柱塞杆逐步减小列车管向21#管的充风通路，此
时NB11阀进入缓解保压状态（如图4）。

图3 优化后NB11阀充风位图4 优化
后NB11阀保压位
当大闸在缓解位BP模块提供的列
车管压力向NB11阀充风（如图3），使
得下模板（柱塞套模板）的上方形成压
力区，克服下部弹簧压力推动下模板并
带动柱塞套向下移动，打开经柱塞杆中
心孔充风通路，一路由其向21#管充风，此时在上膜板的下方形成压力区，克服
上部弹簧压力推动上模板带动柱塞杆向上移动，使得列车管向21#管的充风通路
进一步扩大，而且通过柱塞杆下部的密封圈使得柱塞套排风口始终处于关闭状态。

另一路通过柱塞杆顶部缩口风堵向上模板上方（作用室）充风，在上膜板的上方
形成压力区，直至与上膜板的下方21#压力相均衡后在上部弹簧的作用下移，柱
塞杆逐步减小列车管向21#管的充风通路，此时NB11阀进入缓解保压状态（如图4）。

图5 优化后NB11阀制动位图6 优化
后NB11阀紧急位
当大闸在制动位列车管压力开始
定量减压，NB11阀下模板（柱塞套模
板）的上方压力区逐渐减小（如图5），
在下部弹簧的驱动下使得下模板并带
动柱塞套向上移动，打开经柱塞杆中心孔排风通路，21#管的压力空气由塞杆中心孔回流列车管，在上膜板的上下方形成压力差，推动上模板带动柱塞杆向下移动，进一步打开回流通路，同时上模板上方作用室内的压空气经缩孔风堵回流，上膜板的上下方压力差消失，在上部弹簧的驱动下上模板带动柱塞杆向上移动，回流通路逐渐减小关闭，此时NB11阀进入制动保压状态（如图4）。

当大闸在紧急位EBV控制21#管排空，使得NB11阀上模板下方压力消失（如图6），由于缩孔风堵的限制此时上模板上下方压力差达到极值，在上模板上方作用室内的压空气和弹簧的共同驱动下，上模板带动柱塞杆和阀套一起移动到下极端，此时柱塞杆下部打开列车管排大气通路，列车管压力迅速排往大气，形成紧急制动风路信号。

此时缩孔风堵应控制作用室内压力空气逐渐排空，上模板上下方压力差逐渐消失，在弹簧的驱动下上模板带动柱塞杆逐步上移，此时由于列车管压排空下部模板上方压力消失，在下部弹簧的驱动下同步上移，直至作业室压缩空气消失，柱塞恢复到初始位置，关闭列车管排风气路，此时NB11阀进入紧急复原保压状态。

如遇特殊情况拉“车长阀”或是折角塞门排风口开启等情况引起的列车管紧急排风，此时 EPCU控制MV53得电通过BPCO阀关闭BP模块的列车管充风气路。

NB11阀柱塞套下模板上方的压力空气迅速下降，在下部弹簧的驱动下移到上极端随即打开NB11下部排风口进入紧急位。

一方面加快此时的列车管排风速度，确保其3秒内排至0Kpa；另一方面实现在非EVB主动控制的紧急制动情况下对远端KM-2排风阀的备份。

柱塞顶部作用室内的压缩空气由缩口风堵和柱塞杆中心孔从排风口同时排出，NB11阀上模板上方压力逐渐消失，在上部弹簧的作用下，模板带动柱塞向上移动，关闭了列车管和作用室的排风通路，NB11阀依旧复原至保压位。

由于NB11阀的优化设计取消了中心杆的上下两条“K环”，将缩孔风堵设置与柱塞杆的顶端，远离了进排风口，并且在弹簧组件的布置，使得CCBⅡ制动系统正常作用时，列车管的压力空气无法直吹弹簧组件，提高了NB11排风阀的可靠性，降低了列车运行途中的风险。

结束语：
通过对NB11阀的整体优化，一方面通过优化NB11阀异常排风的应急处置方法，在不影响列车CCBⅡ制动系统正常工作的前提下，确保了在NB11排风阀口卡滞的情况下，仍然可以实现列车缓解，提升了CCBⅡ制动系统的整体可靠性。

另一方面通过对NB11阀异常排风的判断及处理的优化，缩小了其故障造成的不良影响，为保障安全稳定和线路畅通创造了条件。

参考文献
【1】许建林. 电力机车制动机［M］，北京交通大学出版社，2015年.256页～257页
【2】王汉东、刘剑涛、余鹏飞.CCBⅡ制动系统原理及典型故障分析［M］，中国铁道出版社，2020年.52页～54页
【3】上海铁路局集团有限公司杭州机辆段.HXD1B型机车紧急排风不止故障应急处置措施［S］，中国铁道出版社，2019年.37页～38页。