田 宇，安 鴻，肖維遠(yuǎn)，申檢宏，劉保華

（南車(chē)眉山車(chē)輛有限公司 制動(dòng)技術(shù)研究所，四川眉山620010）

獨(dú)聯(lián)體貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)研究

田 宇，安 鴻，肖維遠(yuǎn)，申檢宏，劉保華

（南車(chē)眉山車(chē)輛有限公司 制動(dòng)技術(shù)研究所，四川眉山620010）

介紹了獨(dú)聯(lián)體貨車(chē)空氣制動(dòng)系統(tǒng)的要求、配置，研制符合獨(dú)聯(lián)體的貨車(chē)空氣制動(dòng)系統(tǒng)的部件以及試驗(yàn)結(jié)果。

獨(dú)聯(lián)體；貨車(chē)；空氣制動(dòng)系統(tǒng)；技術(shù)方案

根據(jù)對(duì)市場(chǎng)情況的了解，獨(dú)聯(lián)體國(guó)家對(duì)俄羅斯貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的需求量比較大，我國(guó)每年出口到獨(dú)聯(lián)體國(guó)家的貨車(chē)車(chē)輛有幾千輛，但其制動(dòng)系統(tǒng)都采用進(jìn)口的俄羅斯制動(dòng)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有符合俄羅斯貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的產(chǎn)品。

南車(chē)眉山車(chē)輛有限公司開(kāi)發(fā)獨(dú)聯(lián)體貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，為我國(guó)的鐵路貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)打入國(guó)際市場(chǎng)創(chuàng)造了條件，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)前景；同時(shí)也可提高我國(guó)貨車(chē)制動(dòng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造水平。

1　獨(dú)聯(lián)體貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

獨(dú)聯(lián)體國(guó)家所需的貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)是俄羅斯的貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)，包括分配閥、空重車(chē)調(diào)整裝置、制動(dòng)缸、閘調(diào)器等。

圖1　獨(dú)聯(lián)體貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)示意圖

分配閥現(xiàn)主要是483-000型貨車(chē)空氣分閥，其為二、三壓力控制，為膜板V型密封圈結(jié)構(gòu)。成套的483-000型貨車(chē)空氣分配閥具有下列部件：附有空重車(chē)轉(zhuǎn)換裝置的295-001雙室風(fēng)缸；附有平道-坡道轉(zhuǎn)換裝裝置的483-010型主閥部；附有緩解閥的270-023總閥部。

目前使用的貨車(chē)空氣分配閥都設(shè)有空重車(chē)調(diào)整裝置。這種調(diào)整裝置設(shè)有3個(gè)調(diào)整位置（手把位置），可以根據(jù)車(chē)輛載重狀況分別手動(dòng)調(diào)整到重車(chē)位、中間位、空車(chē)位?？罩剀?chē)自動(dòng)調(diào)整閥是一種截流式的無(wú)級(jí)空重車(chē)調(diào)整裝置，根據(jù)轉(zhuǎn)向架撓度的變化來(lái)改變杠桿支點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)大范圍的制動(dòng)缸壓力無(wú)級(jí)調(diào)整，滿(mǎn)足高速貨車(chē)的使用要求。

目前多采用單作用式閘調(diào)器，單作用的閘調(diào)器只能將過(guò)大的閘瓦間隙調(diào)小，在更換新閘瓦時(shí)，必須用手將閘調(diào)器恢復(fù)到原位。

制動(dòng)缸根據(jù)需要采用不同的直徑，主要有203 mm（8 in）、254 mm（10 in）、356 mm（14 in），其行程都為240 mm。制動(dòng)缸的最大工作壓力為600 kPa。制動(dòng)缸的推桿頭與活塞連接為一體。

折角塞門(mén)最大工作壓力為1 000 kPa，塞門(mén)標(biāo)準(zhǔn)直徑為32 mm；其工作溫度為±60℃。

軟管連接器最大工作壓力為1 000 kPa。

副風(fēng)缸最大工作壓力為700 kPa。

獨(dú)聯(lián)體國(guó)家鐵路貨車(chē)單車(chē)試驗(yàn)的要求為：

副風(fēng)缸（78 dm3）充到480 kPa的時(shí)間約為270 s，

工作風(fēng)缸充到460 kPa的時(shí)間不超過(guò)210 s，

重車(chē)位時(shí)，制動(dòng)缸0到350 kPa的時(shí)間為7～14 s，

制動(dòng)缸壓力開(kāi)始下降到40 kPa不超過(guò)60 s。

制動(dòng)缸的壓力：

在載重的情況下（定壓600 kPa）400～450 kPa，

在正常情況下（定壓450 kPa）300～340 kPa，

在空載情況下140～180 kPa。

列車(chē)試驗(yàn)時(shí)緊急制動(dòng)的波速不小于275 m/s。

2　研制目標(biāo)

現(xiàn)需研制一套符合獨(dú)聯(lián)體貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的產(chǎn)品，包括分配閥、空重車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置、制動(dòng)缸、閘調(diào)器、軟管連接器、折角塞門(mén)、折斷塞門(mén)、副風(fēng)缸等。

該制動(dòng)系統(tǒng)的分配閥帶緩解閥、二、三壓力轉(zhuǎn)換裝置，可與俄羅斯的483-000型貨車(chē)空氣分配閥混編運(yùn)用。

該制動(dòng)系統(tǒng)工作溫度滿(mǎn)足-60℃-+60℃環(huán)境要求。列車(chē)緊急制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)波傳播速度不小于275 m/ s。閘調(diào)器最大調(diào)節(jié)量600 mm。副風(fēng)缸容積78 d m3。制動(dòng)缸直徑356 mm，活塞最大行程240 mm。

3　系統(tǒng)配置

研制的制動(dòng)系統(tǒng)要求能與獨(dú)聯(lián)體貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)混編，其基本配置是控制風(fēng)缸、M R D閥、空重車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置、制動(dòng)缸、閘調(diào)器、副風(fēng)缸、折角塞門(mén)、截?cái)嗳T(mén)、軟管連接器等，其制動(dòng)系統(tǒng)配置示意見(jiàn)圖2。

圖2　獨(dú)聯(lián)體制動(dòng)系統(tǒng)配置示意圖

3.1分配閥（見(jiàn)圖3）

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的發(fā)展，特別是MOOC、網(wǎng)絡(luò)課程如火如荼地建設(shè)，優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)課程資源大量涌現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)課程為成人繼續(xù)教育引入微課的混合教學(xué)模式提供了充分的優(yōu)質(zhì)的微課視頻教學(xué)資源，這樣促進(jìn)了混合教學(xué)模式的多樣化。筆者以華南師范大學(xué)繼續(xù)教育17會(huì)計(jì)1班為例。

分配閥是該制動(dòng)系統(tǒng)中的控制中心，控制著制動(dòng)系統(tǒng)的充氣、制動(dòng)、緩解。

分配閥由主閥、二、三壓力轉(zhuǎn)換閥、安裝板等組成。是整個(gè)車(chē)輛制動(dòng)系統(tǒng)的核心控制單元。

根據(jù)調(diào)研，國(guó)外制動(dòng)系統(tǒng)閥體大量采用鋁合金材質(zhì)，并且鋁合金材質(zhì)在國(guó)外已成功運(yùn)用數(shù)十年。鋁合金閥體可以使閥的質(zhì)量大大減輕，提高了閥體內(nèi)腔氣路的鑄造質(zhì)量、使閥體的外觀得以改善，提高了外觀尺寸精度。分配閥的閥體、閥蓋采用鋁合金材質(zhì)。

分配閥具有以下基本性能：

（1）能適應(yīng)制動(dòng)管定壓450～600 kPa的情況下均能正常工作；

（2）應(yīng)具有充氣、緩解、制動(dòng)、保壓等作用；

（3）應(yīng)具有局減功能；

（4）應(yīng)具有二、三壓力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)；當(dāng)在二壓力時(shí)具有直接緩解功能，在三壓力應(yīng)具有階段緩解功能；

（5）應(yīng)具有手動(dòng)緩解閥；

（6）在長(zhǎng)大編組時(shí)，前部車(chē)輛制動(dòng)缸的充氣應(yīng)具有先快后慢的功能。

圖3　分配閥

分配閥由主閥、限壓閥、副風(fēng)缸充氣閥、局減閥、控制風(fēng)缸充氣部、快速緩解閥、二、三壓力轉(zhuǎn)換部、加速緩解部、制動(dòng)缸充氣部等組成。

為便于安裝，采用板式安裝閥座，分配閥用4個(gè)雙頭螺柱緊固到中間體式的閥座上，閥座本身同時(shí)作為車(chē)輛所有管路的連接點(diǎn)。

主閥的作用主要是控制各風(fēng)缸的充氣及制動(dòng)機(jī)的制動(dòng)、緩解、保壓等功能。

二、三壓力轉(zhuǎn)換部通過(guò)轉(zhuǎn)換手柄二壓力與三壓力間可轉(zhuǎn)換。當(dāng)在二壓力時(shí)具有直接緩解功能，在三壓力應(yīng)具有階段緩解功能。

在轉(zhuǎn)換手柄處于二壓力位，制動(dòng)系統(tǒng)緩解時(shí)控制風(fēng)缸的壓力空氣充向列車(chē)管，對(duì)列車(chē)管起到局部增壓的作用，從而提高緩解波速。

長(zhǎng)大貨物列車(chē)制動(dòng)時(shí)，通過(guò)列車(chē)管與控制風(fēng)缸的壓差，列車(chē)前部車(chē)輛制動(dòng)缸充氣先快后慢，減少列車(chē)的縱向沖動(dòng)。

3.2空重車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置

空重車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置為無(wú)級(jí)調(diào)整，空重車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置根據(jù)轉(zhuǎn)向架彈簧在空重車(chē)時(shí)的不同撓度來(lái)控制制動(dòng)缸的壓力。空重車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置由中繼閥和傳感閥組成。具有以下基本性能要求：

（1）可以使制動(dòng)缸壓力隨車(chē)輛載重自動(dòng)調(diào)整，使車(chē)輛制動(dòng)率保持在一定范圍內(nèi)；

（2）具有根據(jù)車(chē)輛載重自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)整制動(dòng)缸壓力的功能；

（3）與分配閥相適配，只對(duì)最終的制動(dòng)缸壓力大小進(jìn)行調(diào)整，而不影響制動(dòng)系統(tǒng)的性能。

空重車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置由傳感閥和中繼閥組成

（1）傳感閥（見(jiàn)圖4）

圖4　傳感閥

傳感閥由活塞、頂桿及內(nèi)外彈簧等組成，當(dāng)車(chē)輛載重不同枕簧撓度變化時(shí)擋鐵位置不同，傳感閥據(jù)此將一部分制動(dòng)缸壓力空氣分流入降壓氣室，并控制調(diào)整閥的輸入與輸出之比，從而使制動(dòng)缸壓力隨車(chē)輛載重而無(wú)級(jí)地、成比例地變化，實(shí)現(xiàn)空重車(chē)自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)整。

當(dāng)車(chē)輛滿(mǎn)載時(shí)，枕簧撓度加大；處于全重位，這時(shí)顯示活塞處于原位，顯示桿不露出來(lái)。

當(dāng)車(chē)輛載重減少時(shí)，枕簧撓度變小，擋鐵與傳感閥頂桿之間的間距增大。制動(dòng)缸壓力就隨著載重的減少而降低。

當(dāng)車(chē)輛處于空載狀態(tài)時(shí)，擋鐵位置更低，壓力差接近零，制動(dòng)機(jī)處于全空位，制動(dòng)缸壓力為最低值。

（2）中繼閥（見(jiàn)圖5）

圖5　中繼閥

中繼閥有兩個(gè)膜板，在重車(chē)位時(shí)下膜板上面的腔室沒(méi)有壓力空氣，下膜板就不起作用，只有上膜板上的腔室有壓力空氣，制動(dòng)缸的壓力空氣最大；當(dāng)車(chē)輛的載重減少時(shí)，枕簧撓度變小，擋鐵與傳感閥頂桿之間距增大。制動(dòng)缸壓力部分地分流入中繼閥下膜板上腔室，制動(dòng)缸的壓力就減?。划?dāng)車(chē)輛處于空載狀態(tài)時(shí)，擋鐵位置最低，中繼閥下膜板腔室壓力與制動(dòng)缸壓力幾乎相等，制動(dòng)缸的壓力最低。

3.3制動(dòng)缸

制動(dòng)缸主要由缸體組成、前蓋組成、活塞組成、缸座組成、氈托組成及橡膠密封件等部分組成，見(jiàn)圖6。

圖6　旋壓密封式制動(dòng)缸

制動(dòng)缸前蓋與活塞套筒之間設(shè)有密封潤(rùn)滑圈，前蓋上設(shè)有濾塵器，當(dāng)制動(dòng)缸活塞移向緩解位時(shí)，外界的空氣必須經(jīng)過(guò)濾塵器才能進(jìn)入制動(dòng)缸前蓋內(nèi)，能防止灰塵、水分及污垢進(jìn)入制動(dòng)缸，大大地延長(zhǎng)制動(dòng)缸的壽命。

旋壓密封式制動(dòng)缸能產(chǎn)生隨制動(dòng)缸壓力大小而變化的推力。通過(guò)活塞推桿將推力傳遞到基礎(chǔ)制動(dòng)裝置。

主要技術(shù)參數(shù)：

制動(dòng)缸有效直徑：356 mm

最大行程：240 mm

最大工作壓力：600 kPa

3.4閘調(diào)器（見(jiàn)圖7）

閘調(diào)器將安裝位置為中央連接拉桿處，閘調(diào)器的前端與制動(dòng)缸后杠桿相連，后端與制動(dòng)缸前杠桿相連，相當(dāng)于一根能自動(dòng)伸縮的連接拉桿。

圖7　閘調(diào)器

閘調(diào)器的基本構(gòu)造原理簡(jiǎn)單地說(shuō)就是一個(gè)拉桿，但做成兩截套在一起，一截做成螺桿，另一截做成一端帶框架的空心的拉桿，中間用調(diào)整螺母連接。

閘調(diào)器具有雙向調(diào)整作用。車(chē)輛運(yùn)行中，無(wú)論閘瓦與車(chē)輪的間隙偏大或偏小，它都能自動(dòng)地調(diào)整制動(dòng)缸活塞行程達(dá)到正常間隙，使制動(dòng)缸活塞行程保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。

閘調(diào)器采用非自鎖螺紋式機(jī)械結(jié)構(gòu)，作用比較可靠，機(jī)構(gòu)緊湊，而且動(dòng)作較迅速，對(duì)空氣制動(dòng)又沒(méi)有干擾。

閘調(diào)器是雙向調(diào)整閘調(diào)器，其調(diào)整長(zhǎng)度為675 mm，具有以下特點(diǎn)：

（1）具有雙向調(diào)整作用。車(chē)輛運(yùn)行中，無(wú)論閘瓦與車(chē)輪的間隙偏大或偏小，它都能自動(dòng)地調(diào)整制動(dòng)缸活塞行程達(dá)到正常間隙，使制動(dòng)缸活塞行程保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。

（2）采用非自鎖螺紋式機(jī)械結(jié)構(gòu)，作用可靠，機(jī)構(gòu)緊湊，而且動(dòng)作較迅速，對(duì)空氣制動(dòng)又沒(méi)有干擾。

3.5 副風(fēng)缸（見(jiàn)圖8）

副風(fēng)缸的設(shè)計(jì)壓力為700 kPa。

雙室風(fēng)缸的容積為78 d m3。

圖8　副風(fēng)缸

風(fēng)缸吊連接副風(fēng)缸與車(chē)體，副風(fēng)缸與車(chē)體之間有風(fēng)缸墊木。副風(fēng)缸的底部有排水口，平時(shí)擰緊螺堵，在排水時(shí)擰出螺堵。

3.6截?cái)嗳T(mén)（見(jiàn)圖9）

截?cái)嗳T(mén)連接主管與分配閥，連通或關(guān)閉。當(dāng)手把與制動(dòng)支管成平直位置時(shí)為開(kāi)通位，旋轉(zhuǎn)手把90°與制動(dòng)主管成垂直位置時(shí)為開(kāi)通位。

圖9　截?cái)嗳T(mén)

3.7折角塞門(mén)（見(jiàn)圖10）

圖10　折角塞門(mén)

折角塞門(mén)安裝在制動(dòng)主管的兩端，用以開(kāi)通或關(guān)閉主管與軟管之間的通路，以便于關(guān)閉空氣通路和安全摘掛機(jī)車(chē)、車(chē)輛。

當(dāng)手把與制動(dòng)主管成平直位置時(shí)為開(kāi)通位置，旋轉(zhuǎn)手把90°與制動(dòng)主管成垂直位置時(shí)為關(guān)閉位。

折角塞門(mén)在關(guān)閉位具有自排風(fēng)功能，可以排掉軟管連接器里的空氣壓力，而保留制動(dòng)主管的壓力空氣。

3.8軟管連接器（見(jiàn)圖11）

制動(dòng)軟管的主要用途是連接相鄰各車(chē)輛的列車(chē)管，能在列車(chē)管通過(guò)曲線(xiàn)或各車(chē)輛間距變化時(shí)，不妨礙壓縮空氣的暢通。

制動(dòng)軟管最大工作壓力為1 000 kPa。

圖11　軟管連接器

4　結(jié)論與建議

經(jīng)過(guò)試制的部件組裝后進(jìn)行了性能試驗(yàn)，隨后進(jìn)行了單車(chē)試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

副風(fēng)缸（78 dm3）充到480 kPa的時(shí)間為254 s，

工作風(fēng)缸充風(fēng)到460險(xiǎn)kPa的時(shí)間為192 s，

重車(chē)位時(shí)，制動(dòng)缸0到350 kPa的時(shí)間為11.5 s，

制動(dòng)缸壓力開(kāi)始下降到40 kPa的時(shí)間為36.7 s。

制動(dòng)缸的壓力：

在載重的情況下（定壓600 kPa）438 kPa，

在正常情況下（定壓450 kPa）316 kPa，

在空載情況下155 kPa。

試驗(yàn)的結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

綜上所述，在獨(dú)聯(lián)體制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，借鑒了類(lèi)似成熟產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性、可用性、安全性和可維護(hù)性都有保證，并且方案試驗(yàn)的數(shù)據(jù)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求；研制的獨(dú)聯(lián)體制動(dòng)系統(tǒng)可以滿(mǎn)足獨(dú)聯(lián)體國(guó)家對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的要求。

［1］ 鐵道部機(jī)務(wù)局、鐵道部科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所.蘇聯(lián)鐵路長(zhǎng)大重載列車(chē)制動(dòng)技術(shù)［Z］，1984.

［2］ ［蘇］н.и.конлов.в.в.крилов蘇聯(lián)No.483貨車(chē)空氣分配閥［J］，國(guó)外鐵道車(chē)輛，1987，（4）：16-23.

CIS Brake System Research

TIAN Yu，AN Hong，XIAO Weiyuan，SHEN Jianhong，LIU Baohua
（CSR Meishan Rolling Stock Co.，Ltd.，Meishan 620010 Sichuan，China）

In this paper，CIS truck air brake system requirements and configuration are introduced，and the CIS truck air brake system components are developed and tested.

CIS；truck air brake system；technical scheme

U272.35

A doi：10.3969/j.issn.1008-7842.2015.04.16

1008-7842（2015）04-0071-04

?）男，高級(jí)工程師（

2015-02-11）