列车发生紧急制动的原因与分析

列车发生紧急制动的原因与分析 第31卷第6期 2011年12月 铁道机车车辆 RAILWAYLOCOMOTIVE8LCAR VoI_31NO.6 Dec.2O11 文章编号:1008—7842(2011)06—0097—04 列车发生紧急制动的原因与分析 陈纯北 (乌鲁木齐铁路局乌鲁木齐机务段,新疆哈密839001) 摘要列车运行中发生紧急制动时,其成因主要分为非可控性与可控性故障.非可控 性故障属突发性的;可控 性故障是在机车制动机实施制动减压进程中所发生的,其处理与防止措施也有所 区别. 关键词紧急制动;制动减压;制动波速;回风 中图分类号:U260.35文献标志码:A 机车牵引运行中,列车突然发生紧急制动作用,通 常由3类故障情况构成.(1)属机车制动机故障,即自 动制动阀(简称自阀)与分配阀故障而引起;(2)车辆制 动机故障或制动管(或称列车管)破裂与列车分离导致 的制动软管断开;(3)实施机车制动机操作过程中所发 生的.引起该类制动机故障的发生,统属机车车辆制动 系统结构性故障.2010年乌鲁木齐机务段所担当兰新 线与南疆线近960km的运输任务中,发生此类故障共 有34起之多(见1). 表12010年乌鲁木齐机务段哈密运用车间 机车运行(用)中发生车辆紧急制动统计表 1原因 上述故障可简约概括为列车运行中,机车制动机实 施制动减压中发生的列车紧急制动,与车辆制动机故障 (包括制动管裂损泄漏)所发生的列车紧急制动.从 表1的故障情况统计,前者共发生17件,后者共发生16 件. 该类故障按产生的原因可分为两大类,即可控制性 列车紧急制动故障(简称可控性制动故障),与非可控制 性列车紧急制动故障(简称非可控性制动故障).可控 性制动故障是指司机在操纵机车制动机中所发生的列 车紧急制动;非可控性制动故障泛指列车运行中,司机 未实施制动减压行为,车辆制动机自动发生紧急制动 陈纯北(1954一)男,湖南湘乡人,高级技师(收稿日期:2011一O3,21) (包括制动管泄漏所引起的).该两类故障有其机车,车 辆制动机结构性的因素,也有司机操纵失当的因素.现 将该两类制动故障在列车运行中所发生的故障成因与 表象叙述如下. 1.1非可控性制动故障 ,该类故障发生有其突然性,即列车运行中,司机并 未实施列车制动行为,而列车发生紧急制动.该类故障 发生在3种情况下:(1)制动管(包括车辆制动支管)破 损泄漏(包括列车乘务人员使用紧急制动阀);(2)列车 中车辆连接软管大漏;(3)列车发生分离,导致的制动软 管连接处断开.这3种故障情况的表象是司机室制动 管压力急剧下降,其表针急剧左右摇摆,当将自阀手柄 移至制动区隔离时,制动管压力立即降至零. 1.2可控性制动故障 该类故障一般在司机实施制动减压的进程中所发 生.即在司机实施常用制动减压中,列车发生紧急制动 (俗称"车辆起非常").该类故障的发生也有3种情况: (1)机车制动机故障,如自阀内的紧急放风阀被垫住,即 自阀手把移至制动区其排风不止(发生紧急制动);(2) 机车分配阀在自阀减压量大于100kPa时发生紧急制 动;(3)自阀实施常用减压量的过程中,突发性地列车发 生紧急制动. 2分析 上述两类制动故障一般均发生在机车运行(用)中, 虽然该类故障发生时均有其突发性,但其故障表象是有 区别的.属非控性制动故障,一般好判断,对可控性制 动故障就不能尽然了.以下将该类故障分析如下(本文 主要围绕可控性制动故障叙述). 2.1非可控性制动故障 该类故障的3种情况均存在发生的突然性,它们成 铁道机车车辆第31卷 因的特征:列车发生紧急制动后,机车制动管压力均不 能立即降到0kPa,其故障表象均为制动管表针急剧左 右摆动,其区别在于制动管表针急剧摆动的区域不同. 以制动管定压为500kPa为例,即若制动管泄漏较小 时,其表针在定压内上点位区域摆动(400kPa左右); 若制动管泄漏较大时,其表针在时针9时左右摆动(200 , 300kPa摆动);若属列车分离后或制动管断开,其表 针在时针7时左右摆动(150kPa左右摆动).因制动 管在泄漏的同时,机车总风缸在不断向制动管充风,机 车风泵泵风不止,这就是制动管压力不能立即降至0 kPa的原由.当自阀手柄移至制动区时,总风供给被遮 蔽,制动管压力因此而立即降至0kPa. 2.2可控性制动故障 可控性与非可控性制动故障的区别,司机在实施制 动减压的进程中所发生,并且制动管压力表针立即降到 0kPa.因这时自阀手把在制动区已遮断总风向制动管 供风通路., 2.2.1列车发生紧急制动的故障特征 该类故障发生的3种情况(1)属机车制动机故障, 也是在两种情况下发生.其一,发生在自阀实施常用制 动减压时,突发性发生列车紧急制动,属机车分配阀紧 急部故障,多数情况下是其紧急部的缩口风堵被堵(该 类故障在单机进行制动机性能试验时就能检查出来). 其次,自阀实施紧急制动后,自阀因放风阀被异物垫起, 不能归位呈现的后紧急制动;其原因为制动管内有异 物,因自阀内的紧急(放风)阀直接通制动管.当自阀实 施紧急制动时,制动管压力空气直接从此阀口排出,因 此而提高制动管的排风(波)速度,此类异物除机车检修 遗留下的铁屑,棉丝头,锂基脂黏油等,还有沙粒,管内 铁锈等车列中车辆制动管中的异物.该类故障曾在机 车乘务中遇到过多次,其区别在于前者是自阀使用常用 制动中发生;后者是在自阀使用紧急制动后所发生. (2)车辆制动机故障产生的紧急制动,其故障表象 为列车运行中,在进行区间调速或进站停车自阀实施常 用制动减压中,列车突然发生紧急制动.其特征是后续 实施制动减压中连续发生. (3)自阀实施制动减压时,因司机操纵不当所诱发 的列车紧急制动.该项应属车辆制动机结构性问题引 起的制动机故障.因现在我国货物列车的编组中,其车 ,103货车型,GK型. 辆制动机有多种类型,如有120型 除个别车组(如行包车组,专列冷藏车组),其车辆制动 机能统一型号编组外,其他均属制动机混编型货物列 车.因制动机的型号不同,其制动波速(指列车实施常 用制动或紧急制动时,制动管内压力降低时的传递速 度)也有所不同.这样,若随着制动波速的变化将会在 列车实施常用制动中,个别车辆发生紧急制动,从而导 致此后的车辆发生紧急制动,而后全列车发生紧急制 动. 2.2.2货车车辆制动机结构影响 从货车车辆制动机类型结构上分析,车辆发生紧急 制动源于列车制动波速,而120型制动机制动波速:常 用制动为219,230m/sL1],紧急制动为275,283m/ S;GK型制动机制动波速:紧急制动为172,182m/ S;103货车型制动机制动波速:紧急制动约为182m/ S.且120型常用制动波速还要高于其他两类制动机 的紧急制动波速值.也就是说,若为制动机类型不同的 混编货物列车运行中,在实施列车常用制动时,很容易 诱发后两类制动机发生紧急制动.这种诱发的起因与 司机使用制动机操纵失当有关. 2.2.3人为因素影响 现代机车均实行长交路大轮乘制,机车电阻制动装 置较好,相对使用制动机调速与停车的机会相对减少, 长交路运行,其线路纵断面也不能做到熟记.因此,司 机对制动机使用研究的钻研减弱.现时有种最简便的 制动方法(俗称"撂闸"),称之谓"回风"和"偷风".即一 是自阀实施制动减压时,采用超实际需求减压量的方法 (盲目性),在制动管排风进程中,感觉列车制动力较强 时,又将自阀手柄在制动区内回移,以减少初时施加的 减压量,来达到列车调速与停车的一种制动机操纵方 法.二是自阀减压排风未终时,司机感觉列车制动力弱 时,又追加减压;即将自阀手把在制动区向增大减压量 位移动,俗称"放屁闸",指实施列车制动力不强的一种 俗称.前者,指因初次减压量过大,采取的一种降低制 动减压量的手段;后者,指初次减压量过小,采取的一种 增大制动管减压量的手段,而易引起列车发生紧急制动 故障属前者. 2.2.4"回风"式撂闸实施的依据 实施此种制动机操纵方法的理论依据是,ZJ一7型 制动机设有阶段制动区与阶段缓解作用,日常机车制动 机检查试验中也从未发生过紧急制动.同时,在机车运 行中,此种撂闸方法简捷易行,掌握方便,最容易被接 受.加上实际运用中,经常使用该类撂闸法,绝大多数 第6期列车发生紧急制动的原因与分析 情况下也未发生过大的列车行车事故(如断钩列车分 离).同时有关规章也无禁止对这种操纵方法的使用, 所以相对使用就多起来. 2.3危害性 可控性制动故障一般发生在机车牵引列车运行在 长大下坡道或进站调速和停车时,即机车惰力运行在实 施制动机减压进程中,列车突然发生紧急制动.这样, 列车势必要产生两头抻,机车因整体质量(轴重)大,惰 力运行中的能量也大,机车前冲.车辆因制动力(率)大 而后抻,造成列车前部前冲,后部后抻,对机车车辆带来 损害.虽然,从目前机车,车辆车体结构与车钩的结构 强度而言,不能造成可视性损坏或列车分离,其隐形损 伤是潜在的. 2.3.1诱发车辆紧急制动的成因 自阀"回风"式撂闸操纵方式所带来的不良后果是 在实施制动管减压制动波速进程中,初始减压量制动波 进程到某点时,而发生瞬间暂且性停顿减速,然而陡然 转折加速,即制动管内的"回风".因此而产生"回风急 旋"(如水渠水流在流动中,陡然关闭闸门再放开,在其 下游方将会产生漩涡,漩涡是水流加速的标志)而加速 制动波速,从而达至上述后两类车辆紧急制动波速,导 致诱发该类车辆制动机紧急制动的可能.这样,此后的 车辆乃至全列车因此制动波速加速而发生列车紧急制 动,也就是通常所说"车辆起非常". 其形成原因,机车实施制动机常用减压时,列车车辆制动管压力全部由机车制动机排向大气,当一次减压 排风未完结,陡然将自阀手柄回移来减少既定减压量 (机车制动机属自动保压型).这时,列车管内空气压力 由减压中的失衡到恢复瞬间某种程度的平衡而"回风", 产生"回填"的物理现象,称"回风".不是所有的回风操 纵均能引起车辆发生紧急制动.当制动管的制动波速 与诱发车辆制动机的类型和回风时所产生的"回风急 旋"制动波速,三者缺一不可.这就是带有普遍性使用 此种操纵方法,而仅在少数情况下发生"车辆起非常"的 成因. 2.3.2管理方面的缺陷 铁路运输中的机车运用管理,现时注重点为机车运 用结果,并不在意运用过程中所发生的事.其原因是当 每件机车运用故障发生后,只要不造成严重后果,基本 是无人问津的,所谓"行车安全"是以不造成行车事故为 原则.其次是机车运用管理者,忽视了对机车车辆性能 以及机车操纵的技术性了解,包括最基层的管理者,缺 乏应有的专业性技术技能指导,因此而导致司机在机车 操纵中的盲从性普遍存在.再者,相关规章:当列 车在运行中发生紧急制动造成途停,其责任的划分,列 车到达终到站,经试验,因车辆制动机故障发生紧急制 动,定责车辆部门,若未发生紧急制动定责其他.因此, 对于该类操纵方法所引起列车紧急制动也无约束力而 言.而且该类故障原因从监控装置记录中是查不出来 的,因监控装置对于此类瞬间内所发生的故障只记录结 果,不记录过程.即监控装置记录是以秒为单位记录, 而车辆制动波速(包括车辆紧急制动)是以0.1S秒为 单位(如GK型车辆制动机,其紧急制动波速约为0.3 sE). 2.3.3车列车辆结构性故障 列车在紧急制动下车辆间的断钩处取决于车辆间 的制动力与制动率的不同.因此造成列车制动运行中 的"前冲后抻",其作用力主要为蓄积在车辆车钩缓冲系 统间制动蓄能量的爆发(注:车钩缓冲器对此类能量无 能力实施完全消除).因车辆车钩缓冲系统间有相当量 的压缩间隙,现时一般货车每辆车间的可压缩间隙大约 为210~250mm不等(一端车钩缓冲器行程约为8O, i00mm_6],弹簧箱从板间隙为5,10mm,两车钩连接 间隙约为40mm).即每辆车辆对多辆车,或多辆车对 多辆车辆,加之列车编组的不同,车辆制动机型号不同, 空重混编列车中空重车辆排序不同,将导致车列中车辆 各自有组合,造成车列内某段制动率与制动力的合力不 同,而产生的冲涌与抻力也就不同.因此,导致列车断 钩与非断钩的条件也不同.如上所述,机车运用部门现 时仅注重结果,并未太多关注其过程,而该类操纵失当 引起的列车紧急制动,对于牵引4000t左右的列车发 生车辆断钩分离事故是微忽其微的.就列车运行而言, ,55 根据经验,断钩一般发生在列车紧急制动时35km/h这段速度域值内,其根据是车辆间断钩是瞬间动 能蓄量的冲量爆发时所发生的,当高于上限值域时,其 列车惰(惯性)力抵消了部分紧急制动带来的冲(抻)量 直至缓和停车;在低速值域时,当紧急制动发生时,列车 在短距离内就停车了,其在车辆中聚集在车钩缓冲系统 内的能量得不到发挥,因此也无断钩能量而言. 除此之外,该种机车制动机"回风"式操纵还能造成 列车中车辆与车辆,车辆与机车间的"前冲后抻中间拱" 的列车拥冲.若为牵引空车在前重车在后的空重混编 1OO铁道机车车辆第31卷 列车,在长大下坡道运行时,将有导致车辆窜(脱)钩列 车分离的危险事件发生_4]. 3防止措施 如上所述,该类机车车辆制动机故障一般在列车运 行中发生.当列车发生紧急制动作用,因发生故障的情 况不同,处理的方法也不相同. 3.1非可控性制动故障处理措施 对非可控性列车紧急制动作为预防与处理措施,目 前机车运用中较为成熟,有关规章均有相关规定.如 《机车操作规程》第26条规定,当发生该类故障时,应立 即遮蔽总风缸向制动管充风,并同时对机车进行卸载, 尽快缩短停车距离,使列车立即停车.停车后,按规章 相关规定进行相应的善后处理,避免次生故障(或行车 事故)的发生. 3.2可控性制动故障的预防 对可控性制动故障有两种情况,即车辆制动机故障 与虱机操纵中的诱发而产生的列车紧急制动.对于前 者通过试验的方法可以查找出故障的车辆;后一种情 况,用试验的方法查找就较为困难,因在列车静止停在 线路上进行制动机试验时,司机制动减压均为一定值, 无"回风"操纵的必要.因此,诱发车辆制动机产生紧急 制动也就微忽其微了.一般在机车运行中发生此类故 障,当列车运行到有列检所作业的站场,再进行试验时, 此类故障就消失了,其故障成因与定责也无从查找与确 定.因此对于防止该类故障的发生,除应提高司机相应 的操纵技术技能外,也应加强相关的职业道德教育,来 完善设备监督上的不足.自2010年年初以来,笔者就 该类故障产生的原因,与司机操纵制动机失当的防止措 施,和引起列车产生紧急制动的关系及其危害性进行过 多次日常专题培训讲解.在此之前,2010上半年单月 最高发生4例,自下半年后,该类故障在机车运用中消 失(见图1),说明日常教育与解读故障正确的重要性. 图12010年实施常用制动减压 发生紧急制动降序图 4结束语 笔者经本文将此类机车运用操纵故障揭示出来,希 望同仁们对其有所认识,避免其发生.同时也示明,铁 路运输安全凭设备维系是远远不足的,特别是移动运用 性设备在某种程度上只能起监督记录作用,离防范的要 求还有相当的距离.目前,在机车运用/I生能不完善的情 况下,运用技术创新与设备创新同等重要.在铁路运输 安全这幢大厦中,运用技术永远是这幢大厦中的盘石. 因此,对于可控性制动故障,列车运行与进站调速或进 站停车前实施制动减压,应严格按制动机的性能操 纵,杜绝"回风"式等不良的操纵方法.同时,制动机减 压量的大小是根据列车编组,牵引吨数,计长,运行速 度,线路纵断面等因素决定的,杜绝盲从与凭臆测确定 制动机的减压量,这些面临着机车司机操纵技术技能水 准的提升,从而保障列车运行中的安全. 参考文献 Eli于仲江,等.JZ-7型空气制动机EM2.北京:中国铁道出版 社,2003. E23张振鹏,等.列车制动计算[M1.北京:中国铁道出版社, 1984. E33严隽耄主编.车辆工程(第二版)EM].北京:中国铁道出 版社,2005. [4]陈纯北.一起特殊的车钩窜出列车分离事故EJ].铁道机 车车辆,2009,29(1):50—52,71. ReasonAnalysisofEmergencyBrakingonTrain CHENChun—bei (WulumuqiLocomotiveDepot,WulumuqiRailwayBureau,Hami839001Xinjiang,China) Abstract:Thereasonofemergencybrakingintrainoperationcanbeclassifiedasuncontrolledfaultandcontrolledfault.Theformeris unexpectedandthelateroccursduringtheprocessofbrakepressurereduction,~~hosetreatmentandpreveativemeasuresaredistinct. Keywords:emergencybraking;brakepressurereduction;brakingpropagationrate;returnair