南京地铁车辆空气弹簧的常见问题及处理措施

李启俊

摘 要：文章结合南京地铁车辆空气弹簧在运用和检修过程中常见的一些实际故障，对故障现象、故障原因和解决方案等方面进行详细阐述，以便彻底处理空气弹簧故障，确保列车运行安全。

关键词：地铁车辆；空气弹簧；常见问题；处理措施

中图分类号：U279.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）17-0083-02

南京地铁车辆空气弹簧主要由金属部件和橡胶部件组成，安装于转向架构架和车体之间，传递垂向力和横向力。在运行时，空气弹簧利用内部的压力空气承受垂向载荷，利用胶囊和橡胶堆的柔性承受各个方向的变形。正常情况下，空气弹簧的金属部件一般不会发生质量问题。空气弹簧的性能主要取决于胶囊和橡胶堆，由于橡胶材料本身特性以及使用环境和运用工况的相互影响，即便在正常的使用状态下，在使用寿命内也会出现龟裂、开胶、磨损等问题。在这些问题中，有些属于正常现象，可以继续使用；但也有部分缺陷会影响性能，甚至可能导致列车发生安全事故，必须及时进行更换处置。

1 空气弹簧常见问题及处理措施

1.1 空气弹簧漏气

在运用过程中，由于气候条件、线路状况（尤其是小半径曲线）以及空气弹簧本身质量等综合因素影响，空气弹簧可能出现漏气现象。原因分析：空气弹簧漏气主要发生在上盖与胶囊之间。在列车运用6～8 a后橡胶材料性能逐渐老化，上盖和胶囊密封部位的橡胶也会发生压缩永久变形，在突然承受较大的横向冲击时，上盖与胶囊密封部会出现配合错位而发生漏气现象。特别在冬季气温降低时，橡胶材料性能进一步变差，更容易出现漏气故障。处理方式：参照南京地铁相关技术要求，在车辆运用中若空气弹簧出现轻微漏气，整车做气密性试验5 min内主风管降压量未超过0.15 bar，可继续使用。若超过泄漏量，则进行更换空气弹簧维修。

1.2 胶囊常见缺陷及处理方式

空气弹簧胶囊由帘线层、内外橡胶层和成型钢丝圈硫化而成，如图1所示。空气弹簧承受的载荷主要由帘线承受，因此帘线的参数对空气弹簧的强度、刚度和耐久性等起决定性的作用。内层橡胶主要是用于密封，而外层橡胶主要起到保护帘线的作用。钢丝圈是用来固定帘线层并使胶囊与金属配件之间紧密配合，以确保空气弹簧的气密性。

1.2.1 龟 裂

①原因分析：空气弹簧胶囊的表面龟裂缺陷是由橡胶老化引起。②处理方式：龟裂更换的标准是龟裂是否导致内部帘线层外露。胶囊的外胶作用是保护内部帘线层不受侵蚀，因此只要胶囊表面龟裂没有深及帘线，则外胶的保护功能就依然有效。胶囊表面龟裂时，裂缝的长度一般较短，深度较浅，主要是表面很薄的一层橡胶老化所致，不会影响使用性能，可以继续使用。

1.2.2 裂 纹

①原因分析：龟裂一般是表面分布数量较多的小裂纹，而此处的裂纹一般数量只有一条或几条，由于划伤、生产缺陷等导致的胶囊表面开裂。②处理措施：由于外层胶的作用主要是保护帘线，因此开裂时，原则上是只要不露帘线，都可以继续使用。如果开裂深度较深，帘线外露，则需要及时更换胶囊。

1.2.3 胶毛处胶囊裂口

①原因分析：该种缺陷是由于胶囊硫化后对胶毛修理过深，使胶毛根部出现应力集中，胶囊充气膨胀后造成表面裂口。②处理措施：原则上是只要不露帘线，都可以继续使用。如果开裂深度较深，帘线外露，则需要及时更换胶囊。

1.2.4 胶囊外胶与帘布层之间的脱层、鼓包

①原因分析：胶囊外胶与帘布层之间鼓包发生的原因为外胶与帘布层之间脱层，空气渗入导致外胶鼓起所致。这种鼓包在使用的过程中会逐渐变大，直至最后破裂。②处理措施：对于尺寸较小的（拇指大小范围）鼓包可以利用大头针等尖细物体对起泡表层橡胶刺破放气形式处理，放气后检测无泄露可继续使用，运用跟踪观察。对于尺寸较大鼓包或刺破后导致帘线外露的情况，需要更换胶囊。

1.2.5 内胶、外胶搭接头导致的类鼓包或类凹陷

①原因分析：胶囊内胶、外胶搭接头导致的类鼓包或凹坑为胶囊生产过程中胶片接头的工艺凸起。该现象为胶囊成型过程中胶片搭接所致，在使用过程中不会扩展，对胶囊的使用寿命无明显影响。②处理措施：继续使用。

1.2.6 磨 损

①原因分析：空气弹簧的磨损主要发生胶囊和底板的位置，其原因是胶囊在非正常情况下空气弹簧胶囊与其他部件异常接触摩擦导致。②处理措施：如果不露帘线，可以继续使用，到列车大修时更换即可。如果帘线外露，则需要及时更换胶囊。

1.2.7 穿孔、破裂

①原因分析：正常情况下，空气弹簧胶囊在使用寿命内一般不会发生穿孔、破裂情况，但不排除人为破坏或者运营工况十分恶劣的因素造成外部损伤所致穿孔、破裂。②处理措施：更换胶囊。

1.3 橡胶堆常见缺陷及处理方式

橡胶堆由金属骨架和橡胶硫化而成，主要有四种类型：平板式橡胶堆、沙漏式橡胶堆、锥形橡胶堆、平板式+锥形橡胶堆，南京地铁列车采用了锥形橡胶堆，锥形橡胶堆如图2所示。

1.3.1 蠕 变

①原因分析：橡胶本身特性导致，使用时无法避免。②处理措施：蠕变属于正常情况，在产品设计时已经考虑了蠕变量，可以继续使用。

1.3.2 开 裂

①原因分析：橡胶堆包括工作区和非工作区如图3所示，开裂主要分为工作区开裂和非工作区开裂。工作区开裂的原因主要是橡胶老化所致，此种情况较少发生。非工作区多指金属骨架与橡胶硫化的末端位置，此处橡胶层一般较薄，在生产制造过程硫化时压力较小，容易存在一定的硫化缺陷，在运用时非工作区成为应力集中点，容易产生开裂情况。

②处理措施：一般工作区开裂处，橡胶变形会随载荷的增加表现出明显的异常，而非工作区橡胶变形受载荷变化的影响不明显。工作区开裂会影响橡胶堆的性能，应该及时更换。非工作区开裂较轻时，不会影响使用性能，可以继续使用；如果橡胶与金属分离深度超过20mm，脱胶长度超过1/4圆周时需更换。

1.3.3 橡胶堆鼓包

①原因分析：橡胶堆鼓包的原因主要是金属骨架和橡胶粘接存在缺陷，橡胶堆在长期受力后，将此处粘接缺陷的橡胶挤压出来，橡胶与金属分离后形成鼓包。在使用过程中鼓包将会继续增大，存在安全隐患。

②处理措施：更换空气弹簧，故障空气弹簧维修更换橡胶堆。

1.4 金属件及其它部件

金属件及其他部件常见质量问题及处理措施见表1。

2 结 语

空气弹簧是车辆转向架上极为重要的部件，对车辆蛇行运动稳定性、动态曲线通过性能及运行平稳性有着直接的影响。当空簧失效时，车辆的动力学性能变差，特别是在比较差的线路上要降到很低的速度才能安全运行。高速运行中的列车发生空气弹簧破损也可能导致较严重的列车安全事故。因此，空气弹簧在检修过程中发现的问题必须高度重视，及时分析原因彻底处理，确保列车运行安全。

参考文献：

[1] 刘增华.铁道车辆空气弹簧动力学特性及其主动控制研究[D].成都：西南交通大学，2007.