空气制动及供风系统常见故障处理

时间：2022-11-07 百科知识版权反馈

【摘要】：制动系统作为城轨车辆的重要系统，直接涉及车辆的运行性能和安全，影响乘客的舒适度。城轨车辆具有TMS列车管理系统，对车辆的主要组成部分的运行状态进行监控和记录。制动系统常见故障可分为机械故障和电器故障，维修人员可根据制动故障分析软件的提示处理故障。其中机械故障有空压机故障、单元制动缸故障、各类阀体故障等。

【项目描述】该项目主要介绍轨道交通车辆的空气制动及供风系统结构及功能；空气制动及供风系统的常见故障现象和原因分析；空气制动及供风系统的常见故障的处理及一般的检查预防措施等。

【学习目标】学习掌握轨道交通车辆空气制动及供风系统结构及各部分功能；掌握空气制动及供风系统的常见故障现象和发生原因；掌握空气制动及供风系统的常见故障的处理方法及预防措施等。

【技能目标】能够掌握轨道交通车辆的空气制动及供风系统结构；掌握空气制动及供风系统的故障现象，能进行一般故障的原因分析；掌握空气制动及供风系统的常见故障的处理方法，能按照检查要点对各部件能进行检查作业。

【活动场景】在车辆检修车间现场讲解（或使用多媒体展示）城轨车辆空气制动及供风系统的组成和各部件的主要功能。

【任务要求】掌握KNORR EP 2002城轨车辆空气制动及供风系统的组成及主要功能。

【知识准备】

制动系统作为城轨车辆的重要系统，直接涉及车辆的运行性能和安全，影响乘客的舒适度。制动性能的好坏还直接关系车辆运行速度的提高、运能的增长。因此，车辆制动系统类型的选择、性能尤为重要。为适应资源节约型和环境保护的现实需要，城市轨道车辆所采用的制动系统应尽可能最大的利用电制动，它既能通过能量的回收而产生一定的经济效益，又能减少闸瓦的机械磨耗而降低对环境的影响。其次，为了适应短距离启、停车的特点，必须使列车启动快、制动距离短的特点，这就要求制动系统装置具有操纵灵活，响应迅速，停车平稳、准确和制动力大等特点。其次，城市轨道车辆为动、拖车编组列车，所以要求编组列车的各车辆的制动能力尽可能一致，并且能够适应列车乘客量的变化，具有空、重车的调节功能，以降低制动时列车的纵向冲击。

目前，我国城轨车辆主要选用国外进口的制动系统，主要包括日本Nabtesco公司制动系统和德国KNORR公司的制动系统。国内的铁科院机车车辆所开发研制的模拟微机控制电空制动系统，在技术方面也比较成熟，已经应用于天津、沈阳、重庆、昆明等地的城轨车辆上。

下面以德国KNORR公司EP 2002制动系统的结构、功能进行讲述：

KNORR公司的EP 2002制动系统，该系统广泛应用在国内轨道交通车辆上。该系统采用了模块化、系统化、集成化设计，集成化程度进一步提高。将制动控制与微机控制集成为EP2002阀，相关制动部件集成在辅助控制板上，辅助控制板与EP 2002阀集成在一起，从而减少了管路连接件的数量，方便了安装、调试和检修。

（1）EP 2002制动系统功能

EP 2002制动系统具有常用制动、快速制动、紧急制动、保持制动、停放制动、防滑保护、强迫缓解功能。常用制动与快速制动采用电空混合制动，紧急制动采用空气制动。

（2）制动控制系统控制原则

制动控制系统控制原则如下：

①在常用制动过程中，一动一拖作为一个制动单元，进行电制动与空气制动的混合制动。即：优先使用动车的电制动（再生制动、电阻制动），在电制动力不足的情况下，优先实施拖车上的空气制动，超过拖车制动黏着允许能力的部分由动车的空气制动补充。

②在电制动失效的情况下，空气制动适时自动地进行施加。

③在低速的情况下，空气制动力代替电制动力，使整列车停车。

④快速制动为电空混合制动，优先使用电制动，电制动力不足则空气制动进行补充。

⑤紧急制动为纯空气制动，在紧急制动过程中，每个转向架将根据载荷的情况，实施紧急制动力。紧急制动施加后，在列车停车之前不能缓解。

⑥停放制动施加时，车辆不能牵引。发生制动不缓解时，车辆切除牵引。

（3）系统组成

①风源装置。

风源装置主要由一个往复式空气压缩机（包括一个带有干式吸入式空滤器、中间冷却器、后冷却器、弹性安装装置）、电机组、细目滤油器和吸附式双塔空气干燥器组成。

②制动控制系统。

制动控制系统由网关阀、智能阀和RIO阀组成，如图5．1所示。“一动一拖”2节车的4个EP 2002阀通过制动总线连接，组成一个分布式的制动控制网络。每个阀都安装在受其控制的转向架附近。每个网关阀与RIO阀为ATI系统提供接口。网关阀还接受列车线信号以指示相应的操作模式和制动等级。每个网关阀向列车监控系统提供硬件指示。

智能阀由电子控制部分和气动执行部分组成。主要进行常用制动和紧急制动控制，同时还具有车轮防滑保护控制功能。

网关阀具备智能阀所有的功能，同时接收列车总线及ATI传输的制动指令进行制动力的计算和分配，并为ATI提供双RS485通信接口。

图5．1　制动控制系统的组成

RIO阀具备智能阀所有的功能，同时具有I／O接口，可以为其他设备提供接口，但不进行制动控制计算分配且没有网络接口。

③基础制动装置。

基础制动采用踏面制动的形式。有两种踏面制动单元：一种带停放制动；另一种不带停放制动。每个转向架上有两个带停放制动的踏面制动单元。弹簧停放可通过手动进行缓解，手动缓解后的停放制动只有再进行一次停放制动操作后，功能才可恢复正常。

④车轮防滑装置。

防滑保护装置包括速度传感器、测速齿轮以及集成在EP 2002阀中的电子防滑保护装置。当系统发现滑行时，EP 2002阀内部的连接阀动作，切断两个轴之间的气路连接，并通过EP2002阀内部的一个遮断电磁阀和一个排风电磁阀调节每个轴的制动缸压力，以对正在滑动的车轮进行修正，实现防滑保护功能。

⑤空气悬挂装置。

空气悬挂装置包括空气弹簧风缸、空气弹簧、高度调整装置等，如图5．2所示。

图5．2　空气悬挂装置示意图

【任务实施】

在城轨车辆检修现场能识别KNORR EP 2002制动系统的各部件名称；掌握KNORR EP 2002制动系统部件的主要功能；掌握供风系统的原理；能够阐述制动控制系统的控制原理。

【效果评价】

评价表

【活动场景】在车辆检修车间现场讲解（或使用多媒体展示）城轨车辆空气制动及供风系统常见故障及原因分析。

【任务要求】掌握城轨车辆空气制动及供风系统常见故障及其故障的发生原因。

【知识准备】

城轨车辆具有TMS列车管理系统，对车辆的主要组成部分的运行状态进行监控和记录。当遇到制动故障时，首先在司机室TMS显示屏上查看故障信息，判断故障发生的位置、时间、故障等级，根据提示进行故障查找。有些故障是由于网络通信中断造成的，只要断电重新启动制动控制系统即可恢复。如果故障不是因为通信干扰或插头松动造成的，就需要下载制动故障数据进行深入分析。

制动系统常见故障可分为机械故障和电器故障，维修人员可根据制动故障分析软件的提示处理故障。其中机械故障有空压机故障、单元制动缸故障、各类阀体故障等。电器故障有EP 2002阀故障、压力开关故障、电路连接故障等。

（1）制动系统常见的机械故障

1）空压机震动异常

空压机运行时，有时会听到机械碰撞的声音，这种异音可能是由于空压机的弹性悬挂装置失效或空压机运动部件缺少润滑造成的擦伤声音。

2）空压机油乳化

空压机润滑油产生乳化的原因主要是空压机内所有的支承点、活塞和汽缸均采用泼溅式润滑。在每一转中连接杆均被浸入油池一次，以此实现润滑。而汽缸中的气体含有部分水蒸气，在工作过程中水蒸气会在高速转动的曲轴作用下混入到机油中。当空压机停止工作后，随着缸内温度降低以及外界潮湿环境影响，润滑油就容易出现乳化现象。

空压机润滑油乳化将造成空压机润滑不良，使运动部件磨损加剧，导致活塞环密封失效，此时空压机油就可能泄漏。另外，由于乳化的机油含水量高，水分在汽缸中无法排除，易使汽缸及曲轴发生腐蚀，大大缩短空压机的使用寿命，出现空压机工作时发出不正常的噪声。

3）空压机进排油孔螺栓滑牙

在换空压机油初期，由于没有规定正确的扭力标准和使用恰当的拆装工具，造成空压机注排油孔螺堵滑牙。因此，需要更换滑牙的螺堵，同时优化工具，使用专用的拆装工具，可以避免螺栓滑牙的事件发生。

4）闸瓦破损／断裂

在实际运用中，闸瓦出现断裂、崩缺和掉块等现象。正常情况下，投入运营使用的闸瓦摩擦表面应平整、均匀。但在实际运用中，闸瓦因为本身材质问题或因为制力过大而出现断裂。若长时间使用，会进一步加剧断裂深度而崩缺或掉块。

5）管路／接头漏气

对于空气制动系统，一种常见的故障就是管路或接头处有漏气现象。其主要原因是密封橡胶件老化、断裂或安装不到位造成的密封不严而漏气。

6）空气橡胶软管磨损

由于空压机启动和工作时产生的震动，以及列车与线路冲击产生的震动，空压机组出风处或车辆连接的橡胶软管与其他部件可能接触，长期使用造成磨损，甚至漏风。因此，在检修过程中特别关注该部件，如图5．3所示。

图5．3　空气橡胶软管磨损

7）空气干燥单元的双塞阀故障

空气干燥单元的双塞阀常见故障表现为：TMSMMI显示屏显示空压机故障（或空压机红闪），重启列车故障仍然存在，且列车总风压力表显示总风管压力长时间达不到9 bar（停机压力），同时空气干燥单元干燥器工作时，排流口持续排气。其原因是由于流入的未干燥空气由于双塞阀的故障在流经双塞阀时，部分空气由排流口直接流出，造成持续排气的现象。最终检查发现双塞阀内部密封圈损坏所致。

（2）制动系统常见的电器故障

1）空压机状态无法正常显示

空压机能正常工作时，在司机室TMSMMI显示屏不显示其工作状态。空压机能够正常启动工作，表示其控制和执行电源回路没有问题，问题可能出在制动系统工作信号传输上。借助制动系统故障读取软件来进行分析，检查空压机运转信号是否已由制动控制装置发出，进而查找是TMS和制动控制装置之间是否出现传输问题。

2）压力开关失效

列车正常运营时，如发生压力开关失效将会导致清客、救援等情况，因此压力开关故障对运营影响很大，一般需要定期进行压力核对检查。压力开关根据使用环境的不同，设定了不同的压力上、下限值，通过内部微动开关的动作来实现压力信号转换为电信号。故障表现为到了规定的压力，压力开关触点不闭合、接触不良或闭合后不能正常断开的现象。经分析，主要是由于压力开关内部微动开关的触点严重氧化导致接触不良或触点电流过大烧结在一起导致的触点不能分断的情况。

3）单车制动不缓解

将司控器主控手柄置于牵引位后列车无牵引力、制动不缓解指示灯亮、TMSMMI报“单车制动不缓解”，MMI的BC压力显示某节车未缓解或降不到规定的压力值。在没有紧急制动作用且没有常用制动作用且没有ATP制动作用时，主控手柄置于牵引位，如果经过5 s后制动缸压力还未降至规定压力，制动电子控制单元就判断为发生了制动不缓解，向监控装置传送不缓解信号的同时，车侧缓解不良灯亮，列车牵引力被切除，如图5．4所示。制动控制单元EBCU读取的单车制动不缓解曲线图。

该故障主要发生在正线运营中，司机通过应急操作列车上的“强迫缓解”按钮，可以缓解由于制动不缓的车辆，列车继续运营。故障原因一般为列车制动控制单元或制动控制阀件故障引起。

图5．4　制动控制单元EBCU读取的单车制动不缓解信息

4）EBCU（电子制动控制单元）主故障

遇到TMS报EBCU主故障时，首先要翻看故障记录，确定发生的车号、时间、故障等级、频率以及是否恢复等信息。通过下载故障数据进一步分析，必要时更换制动控制单元。

5）列车紧急制动不缓解

列车以“故障安全”为原则进行系统设计。因此，紧急回路采用得电缓解，失电制动的形式。当紧急制动回路断开时，所有车辆的牵引将被封锁。紧急制动由空气制动系统根据车重独自承担，并且具有0速联锁功能，防止在紧急制动期间出现意外。触发紧急制动的主要原因有以下几个方面：

①触发司控器中的警惕装置。

②按下司机室控制台上的紧急制动按钮。

③列车脱钩。

④总风欠压。

⑤紧急制动电气列车线环路中断或失电。

⑥DC110V控制电源失电。

⑦ATO（列车自动驾驶）系统发出紧急制动指令。

⑧ATP（列车自动保护）系统发出紧急制动指令。

⑨当列车运行时，如方向手柄拉至“0”位，则列车产生紧急制动。

6）防滑功能失效

常用的制动系统有两种方法进行防滑控制：一种是减速度检测；另一种是速度差检测的方式，其任一种方法检测到滑行时，制动系统都会实施防滑控制。列车防滑功能失效会造成滑行时轮对擦伤、损伤轨面等，一般是由于制动控制单元或防滑速度传感器故障导致。

【任务实施】

1．对城轨车辆制动及供风系统的常见故障进行分类分析，能分析一般的故障原因。

2．对制动系统常见的机械故障现象进行描述并分析原因。

3．对制动系统常见的电器故障现象进行描述并分析原因。

【效果评价】

评价表

【活动场景】在城轨车辆检修车间讲解（或使用多媒体展示）城轨车辆空气制动及供风系统常见故障处理方法及预防措施。

【任务要求】掌握城轨车辆空气制动及供风系统常见故障处理方法及系统的检查要点。

【知识准备】

空气制动系统故障种类较多，影响程度较大，预防性检查工作很重要。为此，运营维修单位要特别重视，尤其对于频发故障、重大故障要彻底查清原因，制定对策，确保运营安全。

空气制动系统故障，制动电子控制单元会通过自诊断程序进行判断和记录，并将相关信息进行保存。故障名称会提示在监控显示屏上，司机或维修人员应按照提示进行操作。维修时要认真确认好车号和故障名称，再读取故障记录和运行记录，根据这些信息对故障原因进行分析，分析的结果用来综合判断和排除故障。目前，基本上采用对故障部件进行更换的方法对车辆进行恢复，故障的部件再进一步进行分解、检查、维修。

空压机油乳化变质，我们要采样化验，检查油质的成分，是否含有其他杂质。如所含水分过多，那么现换变质的油再观察。如果含有其他金属物质就要深入的分析了，检查是否压缩机缸体与活塞有磨损或者缸体清洁不干净所致，找到问题的根本原因进行解决。

下面就常见的空气制动系统漏风处理进行简单介绍。

空气制动系统漏风是常见、多发的问题。有些泄漏在安静的环境下可以听到，但微小的泄漏需要用工具来检测。一般是调配一些稀释的肥皂水，用毛刷蘸少许涂在各处管路螺纹连接处，一处一处排查找漏。找到漏点后，一是，紧固泄漏处管路螺纹连接处的螺母，再用肥皂水检查泄漏。二是，如仍出现泄漏，排完相近容器与管路中的压缩空气，松开螺纹连接，在螺纹前3～5个螺距部分涂上管螺纹密封胶（乐泰572），再行紧固，如泄漏现象消失，恢复各塞门。特别注意的是，在用肥皂水排查各管路连接处的同时，凡擦拭肥皂水处，检查完后，用干抹布擦净肥皂水残留液。

为了减少和预防车辆制动故障，一般采取以下措施：

①加强车辆制动系统的日常检查，在车辆上线运营前需要进行相关的制动功能进行试验，确认制动塞门位置是否正确。

②对出现故障的车辆调取故障记录，结合车辆运行记录进行分析，对可能存在故障隐患的部件进行相关检测，找出故障原因，防止故障扩大。

③对大修程车辆（架、大修）的制动系统进行全面检测，包括对含有橡胶件的阀体类部件进行分解检修，更换其内部橡胶件。组装后，在单阀试验台进行试验，对其参数进行调整，试验合格后才能装车。对BECU等电子部件在试验台上对其相关性能进行检测，必要时参照其使用说明书调整参数。对于总风欠压开关、空压机启动开关等压力开关在试验台上对其参数进行校对、调整。各部件装车后，要对每节车辆进行单车试验，检测其综合性能。对整组列车进行综合性能测试。在试车线进行制动距离、制动减速度等相关功能进行试验，必要时在正线和信号系统进行综合测试。

④日常检查对制动部件进行有重点针对性的检查，检查要点如下：

A．空压机的检查要点。

a．空压机各紧固件无松动。

b．吊挂装置状态良好，减震橡胶无龟裂，钢丝绳良好，安全阀铅封无破损。

c．润滑油无变质，油位正常。

d．运转时无异音，无漏油、漏气，各部温度正常。

e．清洁空气滤清器，并检查安装状态是否良好，清洁汽缸冷却器和散热片。

B．风管及各塞门的检查要点。

a．清除风缸及主过滤器中的油水，手动排水装置作用良好。

b．金属软件无磨损、鼓包、起层和漏泄。

c．制动缸缓解塞门及其他管路塞门无漏泄，塞门开、关正确。

C．制动控制辅助板的检查要点。