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摘要：随着全球经济一体化、贸易全球化的发展趋势，轨道交通行业正处于上升阶段，将在全球开启快速发展新篇章。轨道交通装备产业作为轨道交通行业发展的重要配套产业，也必将实现产业快速升级和扩张。轨道交通车辆的制动装置是保证车辆安全行驶的重要装备，自动空气制动机在轨道交通车辆上广泛应用，制动软管总成是该制动机中的关键零部件，它的安全性关乎着列车的行驶安全及乘客的安全。对轨道交通车辆制动软管及总成的故障分析并采取有效的预防措施是非常有必要的。
关键词：轨道交通车辆;制动软管故障分析;预防
制动软管总成广泛应用于轨道交通车辆上，起输送压缩空气、传递压力来保证列车正常制动和缓解的作用。现代化轨道交通装备向高速、重载方向发展，对制动软管的要求也越来越高[1]。近年来出现的一些制动软管的故障，导致列车晚点、清客救援等问题给轨道交通车辆的用户和装备制造企业带来了巨大的损失。
随着科学技术水平和工艺装备水平的提高，橡胶制品的相关配方技术和制造工艺逐渐成熟，橡胶制品的质量也逐步提高，但是仍然有不少质量问题出现。下面我们来分析一下制动软管常见的故障及对策。
1制动软管断裂或爆破
制动软管断裂是指制动软管总成的橡胶部分发生断裂，这种失效模式发生的概率极低，如果发生将直接导致制动软管总成失效，严重度为最高级别。发生橡胶软管断裂的主要原因有制动软管性能与使用环境要求不符、制造缺陷、外力作用、超期使用。
举个例子，轨道交通车辆的使用环境温度要求-40℃～+45℃，可在最低环境温度为-50℃，最高环境温度为70℃正常工作，而安装的制动软管总成允许的使用温度为-40℃～+70℃，在车辆使用过程中如果出现了-50℃的极端情况，橡胶软管已经冻成了冰块一样，极易发生断裂。制动软管总成在设计时已经确定了使用的环境，如果改变了设定的使用环境要求，那么必须考虑和验证现有的设计是否满足新的使用环境要求，否则必须重新设计新的制动软管总成。所以要根据使用环境要求来选择合适的总成，必要时选择性能高于使用环境要求的制动软管总成。
制动软管总成的使用寿命是有限的，超过规定的使用期限后制动软管总成失效的的风险渐渐增加，随时都可能失效。所以用户应该做好寿命周期管理工作，当使用寿命达到使用期限时要尽快更换新的产品，保证制动软管总成的可靠性，同时也保证了车辆的安全性。
2制动软管总成接头断裂
制动软管接头断裂直接导致制动软管失效，且失效前不易发现异常，所以其严重度为最高级别。接头断裂的主要原因有设计不当、加工缺陷、外力作用。
接头断裂要从接头设计开始分析，首先是接头材料的选择，综合考虑制动软管总成的使用工况和使用寿命要求，通常接头都是选择金属材料。金属材料选择不当，接头可能在长时间使用后出现腐蚀而断裂;也可能会因金属本身存在应力而出现裂纹，裂纹扩展导致接头断裂。所以选择接头材料时要选择具有良好的力学性能和防腐蚀性能的材料。如果所选金属材料的力学性能优良而防腐蚀性能不良时可采取镀锌、镀锌镍合金等表面处理方法来增强材料的防腐蚀性能。第二是接头尺寸设计不当，金属接头设计时既要保证制动软管总成的通过量，又要保证易折弯，所以金属的厚度既不能太厚也不能太薄。如果金属层过厚，在折弯时变形量大，其内应力大容易在使用中开裂;如果金属层过薄，折弯处一侧的厚度将低于设计值，其强度不足且存在应力，在使用中易断裂。在设计时要尽量避免较大的尺寸变化，如凸台直径的急剧变化，这样会产生危险截面而容易断裂。在设计时采用有限元分析和试验验证等方式来优化结构设计。另外，设计评审是必不可少的，专家的经验丰富，能够优化设计方案，避免设计缺陷。
金属接头的加工缺陷有毛刺、碰伤、螺纹不合格、虚焊、漏焊、同轴度不合格等，虚焊、漏焊、同轴度不合格等缺陷极易导致接头断裂。所以接头加工过程控制非常重要，加工单位必须要制定加工工艺、检验标准，设定检验流程和考核制度，好的过程控制才能加工出高质量的产品。
3制动软管总成接头脱落
近年来制动软管接头脱落故障偶有发生，造成客户投诉和重大的经济损失。2014年某出口货运车辆一根制动软管接头与扣压套脱离。故障发生后对制动软管进行分析和验证。首先是故障件检查，发现扣压套与接头卡槽的接触面太小，即使扣压套完全冲压安装到位，也不会有太高的拔脱力。1号和2号管用开口尺寸小的扣压套做成制动软管总成，3号管用开口大的（与故障件尺寸一致）扣压套做成制动软管总成进行拔脱力试验，实验结果为1号管拔脱力值为4901N，2号管拔脱力值为4173N，3号管拔脱力值仅为994N。故此次制动软管接头脱落故障原因为扣压套开口尺寸大，冲压安装到位后扣压套与接头卡槽的接触面太小，制动软管总成拔脱力不足。
2016年某地铁车辆在运行过程中，制动软管总成接头脱落，导致风泄露量巨大，造成车辆紧急制动和车辆救援。对故障软管总成解剖分析，发现橡胶软管安装不到位。正常情况下橡胶软管管口应该安装到金属接头的卡槽凸台边缘，然而故障件的橡胶软管仅安装到金属接头尾部沟槽密封段的一半，导致制动软管在扣压后的密封性能和抗拔脱性能大大降低。胶管与金属件扣压在一起，不易发现橡胶软管未安装到位的情况。
4制动软管鼓包
制动软管鼓包现象时常出现，无论是国内还是国外生产的胶管都有出现鼓包现象。因鼓包后制动软管的功能未受到直接影响，一般都是车辆在例行检查或者检修的时候发现异常，通常采取直接更换制动软管的方式处理。制动软管出现鼓包的现象主要原因是橡胶软管粘合强度不足。
某企业生产的制动软管总成多次被不同客户发生鼓包现象，每次只能更换新的产品来处理。不仅带来了不小的经济损失，而且影响企业形象。于是组织项目组来彻底解决鼓包问题。对经常出现鼓包问题的橡胶软管进行外层胶和增强层间的粘合强度试验。
5制动软管泄漏
制动软管的泄漏问题极少出现，偶有泄漏现象情况，一般泄漏量较小，不会造成车辆停运。较大的泄漏故障都是爆管、接头断裂、脱头等重大故障。泄漏的原因主要有软管压接不到位，制动软管总成安装螺纹松动，橡胶软管有杂质。
6总结
轨道交通车辆的制动系统用的软管总成故障不仅会造成巨大的经济损失，而影响行车安全。通过制动软管总成的故障模式分析及时做好应对，预防故障的发生，避免了经济损失，消除了安全隐患。轨道交通装备的制造企业宜选择大中型企业生产的制动软管总成，这些企业管理制度完善、质量体系健全、生产工艺先进、检测手段完备、产品质量明显高于其他企业，产品质量在同行业中处于领先水平，且保持稳定。
参考文献：
[1]丁庆凯.机车车辆新型制动软管及总成的研制[J].橡胶工业，2004（12）：0739-05.
（作者單位：南京利德东方橡塑科技有限公司）
关键词：轨道交通车辆;制动软管故障分析;预防
制动软管总成广泛应用于轨道交通车辆上，起输送压缩空气、传递压力来保证列车正常制动和缓解的作用。现代化轨道交通装备向高速、重载方向发展，对制动软管的要求也越来越高[1]。近年来出现的一些制动软管的故障，导致列车晚点、清客救援等问题给轨道交通车辆的用户和装备制造企业带来了巨大的损失。
随着科学技术水平和工艺装备水平的提高，橡胶制品的相关配方技术和制造工艺逐渐成熟，橡胶制品的质量也逐步提高，但是仍然有不少质量问题出现。下面我们来分析一下制动软管常见的故障及对策。
1制动软管断裂或爆破
制动软管断裂是指制动软管总成的橡胶部分发生断裂，这种失效模式发生的概率极低，如果发生将直接导致制动软管总成失效，严重度为最高级别。发生橡胶软管断裂的主要原因有制动软管性能与使用环境要求不符、制造缺陷、外力作用、超期使用。
举个例子，轨道交通车辆的使用环境温度要求-40℃～+45℃，可在最低环境温度为-50℃，最高环境温度为70℃正常工作，而安装的制动软管总成允许的使用温度为-40℃～+70℃，在车辆使用过程中如果出现了-50℃的极端情况，橡胶软管已经冻成了冰块一样，极易发生断裂。制动软管总成在设计时已经确定了使用的环境，如果改变了设定的使用环境要求，那么必须考虑和验证现有的设计是否满足新的使用环境要求，否则必须重新设计新的制动软管总成。所以要根据使用环境要求来选择合适的总成，必要时选择性能高于使用环境要求的制动软管总成。
制动软管总成的使用寿命是有限的，超过规定的使用期限后制动软管总成失效的的风险渐渐增加，随时都可能失效。所以用户应该做好寿命周期管理工作，当使用寿命达到使用期限时要尽快更换新的产品，保证制动软管总成的可靠性，同时也保证了车辆的安全性。
2制动软管总成接头断裂
制动软管接头断裂直接导致制动软管失效，且失效前不易发现异常，所以其严重度为最高级别。接头断裂的主要原因有设计不当、加工缺陷、外力作用。
接头断裂要从接头设计开始分析，首先是接头材料的选择，综合考虑制动软管总成的使用工况和使用寿命要求，通常接头都是选择金属材料。金属材料选择不当，接头可能在长时间使用后出现腐蚀而断裂;也可能会因金属本身存在应力而出现裂纹，裂纹扩展导致接头断裂。所以选择接头材料时要选择具有良好的力学性能和防腐蚀性能的材料。如果所选金属材料的力学性能优良而防腐蚀性能不良时可采取镀锌、镀锌镍合金等表面处理方法来增强材料的防腐蚀性能。第二是接头尺寸设计不当，金属接头设计时既要保证制动软管总成的通过量，又要保证易折弯，所以金属的厚度既不能太厚也不能太薄。如果金属层过厚，在折弯时变形量大，其内应力大容易在使用中开裂;如果金属层过薄，折弯处一侧的厚度将低于设计值，其强度不足且存在应力，在使用中易断裂。在设计时要尽量避免较大的尺寸变化，如凸台直径的急剧变化，这样会产生危险截面而容易断裂。在设计时采用有限元分析和试验验证等方式来优化结构设计。另外，设计评审是必不可少的，专家的经验丰富，能够优化设计方案，避免设计缺陷。
金属接头的加工缺陷有毛刺、碰伤、螺纹不合格、虚焊、漏焊、同轴度不合格等，虚焊、漏焊、同轴度不合格等缺陷极易导致接头断裂。所以接头加工过程控制非常重要，加工单位必须要制定加工工艺、检验标准，设定检验流程和考核制度，好的过程控制才能加工出高质量的产品。
3制动软管总成接头脱落
近年来制动软管接头脱落故障偶有发生，造成客户投诉和重大的经济损失。2014年某出口货运车辆一根制动软管接头与扣压套脱离。故障发生后对制动软管进行分析和验证。首先是故障件检查，发现扣压套与接头卡槽的接触面太小，即使扣压套完全冲压安装到位，也不会有太高的拔脱力。1号和2号管用开口尺寸小的扣压套做成制动软管总成，3号管用开口大的（与故障件尺寸一致）扣压套做成制动软管总成进行拔脱力试验，实验结果为1号管拔脱力值为4901N，2号管拔脱力值为4173N，3号管拔脱力值仅为994N。故此次制动软管接头脱落故障原因为扣压套开口尺寸大，冲压安装到位后扣压套与接头卡槽的接触面太小，制动软管总成拔脱力不足。
2016年某地铁车辆在运行过程中，制动软管总成接头脱落，导致风泄露量巨大，造成车辆紧急制动和车辆救援。对故障软管总成解剖分析，发现橡胶软管安装不到位。正常情况下橡胶软管管口应该安装到金属接头的卡槽凸台边缘，然而故障件的橡胶软管仅安装到金属接头尾部沟槽密封段的一半，导致制动软管在扣压后的密封性能和抗拔脱性能大大降低。胶管与金属件扣压在一起，不易发现橡胶软管未安装到位的情况。
4制动软管鼓包
制动软管鼓包现象时常出现，无论是国内还是国外生产的胶管都有出现鼓包现象。因鼓包后制动软管的功能未受到直接影响，一般都是车辆在例行检查或者检修的时候发现异常，通常采取直接更换制动软管的方式处理。制动软管出现鼓包的现象主要原因是橡胶软管粘合强度不足。
某企业生产的制动软管总成多次被不同客户发生鼓包现象，每次只能更换新的产品来处理。不仅带来了不小的经济损失，而且影响企业形象。于是组织项目组来彻底解决鼓包问题。对经常出现鼓包问题的橡胶软管进行外层胶和增强层间的粘合强度试验。
5制动软管泄漏
制动软管的泄漏问题极少出现，偶有泄漏现象情况，一般泄漏量较小，不会造成车辆停运。较大的泄漏故障都是爆管、接头断裂、脱头等重大故障。泄漏的原因主要有软管压接不到位，制动软管总成安装螺纹松动，橡胶软管有杂质。
6总结
轨道交通车辆的制动系统用的软管总成故障不仅会造成巨大的经济损失，而影响行车安全。通过制动软管总成的故障模式分析及时做好应对，预防故障的发生，避免了经济损失，消除了安全隐患。轨道交通装备的制造企业宜选择大中型企业生产的制动软管总成，这些企业管理制度完善、质量体系健全、生产工艺先进、检测手段完备、产品质量明显高于其他企业，产品质量在同行业中处于领先水平，且保持稳定。
参考文献：
[1]丁庆凯.机车车辆新型制动软管及总成的研制[J].橡胶工业，2004（12）：0739-05.
（作者單位：南京利德东方橡塑科技有限公司）