货车脱轨自动制动阀常见故障及改进建议
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摘 要：对货车脱轨自动制动阀存在的问题进行原因分析，提出改进建议，以保证脱轨自动制动阀技术性能，保障铁路运输安全。
关键词：脱轨自动制动阀；顶梁；拉环；改进连接方式
列车脱轨是铁道车辆运行中的严重行车事故。车辆脱轨后由于列车工作人员没能及时发现，车辆仍在机车牵引下继续行驶，引发更多车辆相继脱轨或倾覆，从而使脱轨事故扩大，造成车辆、货物、轨枕、路基及道旁设备严重损坏，甚至侵入邻线与邻线客车相撞，危及人的生命安全。
货车脱轨自动制动装置（以下简称脱轨制动装置）采用拉环、顶梁环抱车轴结构的机械自动作用方式，利用脱轨时车体与轮对的相对位移，在空车脱轨时，脱轨轮对处的车轴拉断制动阀杆；在重车脱轨时，脱轨转向架中未脱轨的轮对的车轴顶断制动阀杆。制动阀杆折断后，沟通车辆主管与大气的通路，引起列车发生紧急制动作用，从而避免脱轨事故的扩大。
脱轨自动制动阀（以下简称脱轨阀）是脱轨制动装置的核心部件，每根车轴处安装一套，由拉环、顶梁、调节杆、锁紧螺母、制动阀杆等部件组成（如图1）。近年来，工作者及“三检一验”各级检验人员反映在检修检验过程中发现脱轨阀存在较多问题。
图1 脱轨阀结构示意图
1 现场调查
2013年，笔者就脱轨阀问题对柳州车辆段检修车间进行了调查。据调查，脱轨阀主要存在顶梁与鱼腹型中梁下翼板抵触（如图2）、调节杆和锁紧螺母锈蚀（如图2）、拉环假装（如图3）三个问题
图2 图3
2 原因分析
2.1 顶梁与调节杆连接方式设计不佳
顶梁和调节杆之间连接采用焊接方式组成一个整体，在检修中，当转动调节杆调整Y1、Y2值时，顶梁随调节杆一起转动，转动中，顶梁端部与鱼腹型中梁斜坡处下翼板发生抵触，导致顶梁高度无法调整。
2.2 调节杆和锁紧螺母材质不高
调节杆和锁紧螺母的材质为一般钢材，且螺纹表面未经过防锈处理，遇到雨水、潮湿天气时，螺牙间容易附着水分，导致调节杆和锁紧螺母锈蚀。
2.3 拉环组装设计不合理
拉环与限位筒间采用的是组装圆销与车轴平行的方式进行组装，车辆落成后，工作者的工作空间受到车轴、车轮、上拉条、人力制动拉条、托架的影响而变得非常狭小，组装拉环时，工作者无法探身偏头去观测限位筒销孔与拉环销孔是否对齐，只能凭感觉组装，有时圆销仅从拉环顶端穿过，而未穿过拉环销孔也不发现，导致拉环假装。
2.4 拉环生产控制不严
现场调查发现，拉环销孔中心至顶端距离有12-20mm不等，而限位筒销孔中心至顶端距离均在15±0.5mm以内。拉环是套在限位筒内组装的，当销孔中心至顶端距离≤15mm的拉环组装好后，其顶端低于限位筒顶端，而拉环假装现象也是顶梁顶端低于限位筒顶端，致使工作者难以判断拉环组装状态，有时工作者会产生误判，把假装的当成了组装好的，导致了假装故障的发生。
3 问题危害
当遇到顶梁与中梁抵触而导致顶梁高度无法调整时，工作者须卸下脱轨阀4颗安装螺栓和2颗阀管安装螺栓，然后将整个脱轨阀连同顶梁一起提起，待顶梁高于鱼腹型中梁斜坡处下翼板后进行调整，调整后将脱轨阀放到安装座上，测量Y1、Y2值，若符合要求，则组装脱轨阀和阀管；若不符合要求，则重复以上动作，直至符合要求为止。通常超限Y1、Y2值也就是几个毫米，因处理起来比较麻烦，工作者有时会存在侥幸心理而不去处理，而对于几个毫米的超限，检验人员又难以发现。Y1、Y2值是保证脱轨阀技术状态良好的关键数据，超限几毫米也会导致脱轨制动装置误作用或作用不及时，若Y1值小，列车在正常运行中产生冲动，空车车轴会拉断制动阀杆，导致脱轨制动装置发生紧急制动作用，耽误列车运行，影响铁路运输秩序；若Y1值大，空车脱轨时，脱轨轮对的车轴不能第一时间拉断制动阀杆，脱轨制动装置不能及时发生紧急制动作用；若Y2值大，重车脱轨时，脱轨转向架中未脱轨的轮对的车轴没能第一时间顶断制动阀杆，脱轨制动装置不能及时发生紧急制动作用。
若拉环两头假装，拉环会随着车辆在运行中产生振动而丢失，当该脱轨阀处轮对发生空车脱轨，脱轨阀制动阀杆不被拉断，脱轨制动装置不发生作用，不能起到避免脱轨事故扩大的作用。
若拉环一头假装，经现场架车模拟车辆脱轨试验，当拉环受到车轴拉力时，假装一头拉环迅速脱出限位筒且拉环产生变形，拉环另一端受力减小，传导到作用杆的力不足以拉断制动阀杆，脱轨制动装置不发生作用，不能起到避免脱轨事故扩大的作用。
4 改进建议和措施
4.1 改进顶梁与调节杆连接方式
将顶梁与调节杆焊接连接方式改为圆销连接方式（如图4）。厂家在生产顶梁和调节杆时，须在顶梁侧面中心处钻一个横向并与车轴平行的圆销孔，将调节杆改为倒“T”型，并在下部对应顶梁横向销孔位置钻一个同样大小的销孔。组装时顶梁从调节杆上部装入，然后组装圆销。当需要时，将该圆销取出，单独转动调节杆，待顶梁高度调整合适后再装上圆销，可解决顶梁与中梁发生抵触问题。
4.2 调节杆和锁紧螺母采用不锈钢材料
不锈钢材料具有极强的耐腐蚀性能，目前车辆上装用不锈钢材料的配件越来越多，车辆配件采用不锈钢材料已成为未来发展的趋势。调节杆和锁紧螺母采用不锈钢材料后，可从根本上解决锈蚀问题。
4.3 加强拉环生产源头控制
生产厂家必须严格控制拉环销孔中心至顶端距离在18-20mm之间，以保证拉环组装后其顶端高于限位筒顶端3-5mm，同时，拉环端头颜色应与顶梁颜色有明显区别，组装后工作者能轻松辨别拉环组装状态，避免拉环假装故障发生。
5 结束语
脱轨阀是脱轨制动装置核心部件，脱轨阀的技术性能决定脱轨制动装置的作用性能，脱轨阀存在的故障会导致脱轨制动装置误作用或不作用。通过对脱轨阀故障进行原因分析，提出了相应的改进建议，对保证脱轨阀技术性能有重要意义。2014年，铁路将实施新一轮提速调图，货车运行速度将进一步提升，若脱轨阀问题不能及时解决，将会严重影响铁路运输秩序，严重时给铁路造成重大损失。
作者简介：韦寿荣（1979，11-），男，广西柳州，现职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：铁道车辆。