孫中央，黃問盈

（1 鄭州鐵路局 機(jī)務(wù)處，河南鄭州450052；2 中國鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車車輛研究所，北京100081）

我國傳統(tǒng)的列車空氣制動力（以下簡稱制動力）計算方法及主要制動參數(shù)規(guī)定在《列車牽引計算規(guī)程》（以下簡稱《牽規(guī)》）中，列車制動力各個計算參數(shù)之間有著嚴(yán)格的配套關(guān)系，即有明顯的成套性。其中最有代表性的是基礎(chǔ)制動裝置的計算傳動效率、實算閘瓦壓力和實算摩擦系數(shù)之間的配套關(guān)系，在進(jìn)行制動力計算時必須成套使用。如果單獨改變其中某一兩個計算參數(shù)的取值，必然使整個計算產(chǎn)生較大的誤差。

1 基礎(chǔ)制動裝置傳動效率和計算傳動效率

實際發(fā)生作用的閘瓦壓力與理論計算出的閘瓦壓力（制動缸活塞推力和制動倍率的乘積）的比值，稱為基礎(chǔ)制動裝置傳動效率。影響傳動效率的因素很多，迄今為止還不能用理論分析的方法進(jìn)行準(zhǔn)確計算。

車輛靜止?fàn)顟B(tài)下的傳動效率（靜效率）可以用實測閘瓦壓力的方法求得，但由于不能直接準(zhǔn)確地測得車輛制動運(yùn)行中的閘瓦壓力，列車運(yùn)行中的傳動效率（動效率）也無法求得。我國《牽規(guī)》規(guī)定，“基礎(chǔ)制動裝置計算傳動效率ηz：機(jī)車及客車閘瓦制動均取0.85；客車盤形制動及其踏面制動單元均取0.90；貨車閘瓦制動取0.90?！?/p>

上述計算傳動效率的取值，是一種名義的傳動效率，它適用于緊急制動和不同減壓量的常用制動，對于貨車的空重車位也同樣適用。即不管閘瓦壓力（制動缸壓力）大小，計算傳動效率均取同樣的數(shù)值。

2 實算閘瓦壓力

《牽規(guī)》規(guī)定，機(jī)車、車輛每塊閘瓦的實算閘瓦壓力K，按下式計算

上式中；π為圓周率，取3.141 6；d z為制動缸直徑，mm；p z為制動缸空氣壓力，k Pa；ηz為基礎(chǔ)制動裝置計算傳動效率；γz為制動倍率；n z為制動缸個數(shù)；n k為閘瓦塊數(shù)。

計算實算閘瓦壓力時，由于公式（1）中的傳動效率用的是計算傳動效率，實算閘瓦壓力并不是作用在閘瓦上的真正壓力（實際壓力），而是和計算傳動效率相對應(yīng)的名義閘瓦壓力，稱為實算閘瓦壓力，以區(qū)別于實際閘瓦壓力。

3 實算摩擦系數(shù)

我國客貨車輛采用的閘瓦主要是高磷鑄鐵閘瓦和高摩合成閘瓦，其實算摩擦系數(shù)φk的計算公式如下

高磷鑄鐵閘瓦

高摩合成閘瓦

以上兩式中，v為運(yùn)行速度，km／h；v0為制動初速，km／h。

上述公式是由試驗得來的，其試驗結(jié)果主要用于對閘瓦摩擦性能的研究。用于實際制動計算的實算摩擦系數(shù)公式主要根據(jù)現(xiàn)車溜放試驗結(jié)果得出。

4 列車空氣制動力計算參數(shù)的成套性原則

列車空氣制動力的主要計算參數(shù)——計算傳動效率ηz、實算閘瓦壓力K和實算摩擦系數(shù)φk有互相配套的密切關(guān)系。正確認(rèn)識和遵守這種成套性原則，避免出現(xiàn)一些概念上的誤解和選用計算參數(shù)不匹配的錯誤，是保證列車制動力的計算結(jié)果正確的必要條件。

問題的實質(zhì)是計算傳動效率ηz是有條件的假定值，根據(jù)它計算出的實算閘瓦壓力K也有一定假設(shè)的成分。在試驗?zāi)Σ料禂?shù)時，根據(jù)列車減速情況測出真實的制動力，這個真實制動力除以實算閘瓦壓力，得出的摩擦系數(shù)即《牽規(guī)》中規(guī)定的實算摩擦系數(shù)φk也有假設(shè)的成分。不管上述參數(shù)假設(shè)的成分有多大，在實際應(yīng)用時，返回去用實算閘瓦壓力K乘以實算摩擦系數(shù)φk，得出的制動力卻是真實的。計算制動力的主要目的是計算制動距離，有了真實的制動力，就可以算出正確的制動距離。這就是列車制動計算中經(jīng)常采用的等效處理原則。

1960年人民鐵道出版社出版的一本中等專業(yè)學(xué)校教學(xué)用書《蒸汽機(jī)車牽引計算學(xué)》中，有一幅“常用制動時制動傳動效率與減壓量的關(guān)系曲線”，按該曲線圖，不同減壓量的制動傳動效率如表1。當(dāng)最小減壓量常用制動時，傳動效率甚至低到0.4以下。1982年《鐵道車輛》發(fā)表的一篇文章還把表1的數(shù)據(jù)換算成傳動效率與制動缸壓力的關(guān)系，如表2。

表1 不同減壓量的制動傳動效率

表2 傳動效率與制動缸壓力的關(guān)系

當(dāng)代出版的某些車輛制動機(jī)書籍和一些期刊文章對上述數(shù)據(jù)也時有引用。這對人們認(rèn)識列車制動力計算參數(shù)的成套性有一些負(fù)面影響。比如有人認(rèn)為，計算傳動效率ηz只能用于緊急制動的閘瓦壓力計算，不適用于非緊急制動和貨車空車位的閘瓦壓力計算，認(rèn)為計算非緊急制動和貨車空車位的閘瓦壓力時采用較小的傳動效率更加準(zhǔn)確。這是一種誤解。

為了澄清上述誤解，有必要對我國沿用的閘瓦摩擦系數(shù)試驗過程做一些說明。

我國閘瓦實算摩擦系數(shù)φk的試驗公式表示摩擦系數(shù)與每塊閘瓦壓力K、列車運(yùn)行速度v以及制動初速v0的關(guān)系，其一般形式是

式中a，b，c，d，e，f，g，h，i是試驗常數(shù)。閘瓦摩擦系數(shù)試驗，就是通過專門試驗確定這些常數(shù)項。其中a，b，c，d決定實算摩擦系數(shù)φk與一塊閘瓦壓力K的關(guān)系；e，f，g決定實算摩擦系數(shù)φk與瞬時速度v的關(guān)系；h，i決定實算摩擦系數(shù)φk與制動初速度v0的關(guān)系。試驗證明，除了中磷、高磷鑄鐵閘瓦和低摩合成閘瓦之外，對于其他材質(zhì)的閘瓦，系數(shù)j等于0，即實算摩擦系數(shù)φk與制動初速度v0無關(guān)。

實算摩擦系數(shù)φk的試驗，用車組溜放的方法在平直道上（或環(huán)形試驗線上）進(jìn)行。試驗車組由同一類型的客車或貨車（包括制動機(jī)類型和基礎(chǔ)制動傳動裝置相同）組成，安裝同一種材質(zhì)的閘瓦并且經(jīng)過運(yùn)行磨合。車組中包括一輛試驗車，但貨車試驗車組中的試驗車應(yīng)關(guān)閉制動支管塞門。試驗車組用一臺機(jī)車推送，當(dāng)速度達(dá)到預(yù)定速度（高于預(yù)定試驗的制動初速）后，提開機(jī)車與試驗車組連接的車鉤，機(jī)車盡快制動停車。試驗車組離開機(jī)車一段距離后，由試驗人員打開試驗車組一端的列車管放風(fēng)，使車組緊急制動減速直至停車。在減速過程中由試驗車記錄下速度、時間、距離及制動缸壓力等數(shù)據(jù)以便計算分析。

為了通過試驗找出實算摩擦系數(shù)φk與一塊閘瓦壓力K的關(guān)系，每一種材質(zhì)閘瓦的試驗必須選定幾個K值，作幾套不同K值的溜放試驗，比如選定K＝10，20，30，40 k N等4個K值，做出4套試驗。有了多套試驗，才能根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析歸納出實算摩擦系數(shù)φk與一塊閘瓦壓力K的關(guān)系，以確定a，b，c，d等常數(shù)項。

在試驗中上述幾種不同K值是通過調(diào)整試驗車組的列車管壓力實現(xiàn)的。即根據(jù)試驗車組每輛車的制動缸數(shù)、制動缸直徑、制動倍率、閘瓦塊數(shù)以及規(guī)定的基礎(chǔ)制動裝置計算傳動效率，按幾個既定的閘瓦壓力K值分別代入閘瓦壓力的計算公式，反求出對應(yīng)各個K值的制動缸壓力。再根據(jù)制動缸壓力與列車管壓力的關(guān)系式計算出對應(yīng)各個K值的列車管壓力。

閘瓦實算摩擦系數(shù)在試驗中并不能直接測出。但根據(jù)溜放試驗中記錄的速度、時間等參數(shù)可以計算出不同速度下的試驗車組減速度，由車組減速度可以計算出不同速度下的真實制動力，這個制動力再除以該套試驗設(shè)定的實算閘瓦壓力，便可得到該實算閘瓦壓力下的實算摩擦系數(shù)。最后將試驗數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)學(xué)歸納處理，得出該種閘瓦材質(zhì)的實算閘瓦摩擦系數(shù)的試驗公式。

從上述由試驗產(chǎn)生實算摩擦系數(shù)的過程可見，實算摩擦系數(shù)是由試驗測得的真實制動力除以由計算傳動效率計算出來的實算閘瓦壓力得來的。因此計算傳動效率和實算閘瓦壓力、實算摩擦系數(shù)是一個密不可分?jǐn)?shù)據(jù)鏈，而且計算傳動效率在這個數(shù)據(jù)鏈的頂端。有了計算傳動效率才能有與實算摩擦系數(shù)相配套的實算閘瓦壓力，在此基礎(chǔ)上才能進(jìn)行列車制動力的正確計算。

實測的基礎(chǔ)制動裝置傳動效率ηs比計算傳動效率ηz雖然可能更接近實際一些，用它計算出的實際閘瓦壓力K s也可能比實算閘瓦壓力K更接近實際一些，但是這種計算結(jié)果不管多么正確，卻不能用它和現(xiàn)有的實算摩擦系數(shù)φk公式配套來計算列車制動力。因為用一個真實的（實際）閘瓦壓力K s乘上一個假設(shè)的（實算）摩擦系數(shù)φk，反而得出一個假的不正確的制動力，這當(dāng)然是不希望出現(xiàn)的，也是沒有實用價值的。

因為摩擦系數(shù)試驗中用的是緊急制動方式，有人認(rèn)為，計算傳動效率只適用于列車緊急制動力的計算，對于常用制動應(yīng)該用較小的傳動效率。其實摩擦系數(shù)試驗中的緊急制動不完全等同于常規(guī)的列車緊急制動。因為試驗車組中沒有機(jī)車上的自動控制閥可以實現(xiàn)常用制動操縱，只有用列車管放風(fēng)的緊急制動方式，而這種緊急制動方式不過是以降低列車管壓力的方式來模擬常用制動小的閘瓦壓力而已，它和用常規(guī)的常用制動方式實現(xiàn)小的閘瓦壓力并沒有什么實質(zhì)的區(qū)別。雖然緊急制動與真正的常用制動方式的制動缸充氣快慢不一樣，也用不著擔(dān)心。因為在制動計算中，摩擦系數(shù)是用于有效制動距離的計算，即管的是制動缸充氣過程完成以后的事，至于制動缸充氣快慢的差別，在制定制動空走時間的試驗公式時另有考慮（常用制動和緊急制動的空走時間不一樣）。

至于貨車空車位的制動缸壓力較低，實測傳動效率比計算傳動效率低許多，同樣也不能成為空車位的閘瓦壓力計算不能用計算傳動效率的理由，因為在試驗實算摩擦系數(shù)時，對于小的閘瓦壓力的計算，也是用的計算傳動效率ηz，所以這種差異同樣在實算摩擦系數(shù)φk和實算閘瓦壓力K的關(guān)系中得到了補(bǔ)償。

還有的資料在計算閘瓦壓力的公式中減去了制動缸緩解彈簧反撥力，據(jù)說是參照外國的做法。這里同樣有一個計算參數(shù)配套的問題。問題在于，我國的閘瓦摩擦系數(shù)試驗中計算閘瓦壓力時，是沒有減去緩解彈簧反撥力的，所得的實算摩擦系數(shù)和實算閘瓦壓力的關(guān)系包含了不減去彈簧反撥力的因素，如果在計算閘瓦壓力時減去緩解彈簧反撥力，算出的閘瓦壓力也和實算摩擦系數(shù)不配套，也會影響制動力的計算結(jié)果。

5 結(jié)束語

我國《牽規(guī)》規(guī)定的制動力計算參數(shù)的成套性應(yīng)當(dāng)?shù)玫骄S護(hù)。孤立地改變個別參數(shù)的取值，會破壞有關(guān)參數(shù)之間的匹配關(guān)系，必然影響制動力計算結(jié)果的正確性。在沒有與基礎(chǔ)制動裝置實測傳動效率配套的閘瓦實算摩擦系數(shù)的情況下，計算機(jī)車車輛實算閘瓦壓力時，必須用《牽規(guī)》規(guī)定計算傳動效率，以保證列車空氣制動力的計算結(jié)果正確。

作者并不認(rèn)為《牽規(guī)》規(guī)定的列車制動力的計算參數(shù)是十全十美的，也贊成對這些計算參數(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，但是這種創(chuàng)新應(yīng)當(dāng)是系統(tǒng)的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，而不是孤立的、片面的。比如說，如果要使用實測傳動效率計算閘瓦壓力，就得有與實測傳動效率相配套的實際摩擦系數(shù)，試驗這個摩擦系數(shù)時，應(yīng)是用實測傳動效率計算的閘瓦壓力。同理，在計算閘瓦壓力時，要減去制動缸緩解彈簧反撥力，也必須用與之相配套的摩擦系數(shù)，在試驗這個摩擦系數(shù)時，所用閘瓦壓力是減去緩解彈簧反撥力計算出來的值。

［1］TB／T 1407－1998.列車牽引計算規(guī)程［S］.

［2］張振鵬，金 竹，饒 忠.列車制動計算［M］.北京：中國鐵道出版社，1984.

［3］孫中央.列車牽引計算實用教程［M］.北京 ：中國鐵道出版社，2005.

［4］孫中央.論列車空氣制動計算參數(shù)的成套性［J］.鐵道機(jī)車車輛，2001，21（4）：10－12.

［5］孫中央.關(guān)于基礎(chǔ)制動裝置傳動效率的取值問題［J］.鐵道車輛，1983，（2）：22－23.