姜　葛， 何明洋， 張　斌

(中車資陽機車有限公司　研發(fā)部， 四川資陽 641301)

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出口泰國SDA4型機車空氣制動系統(tǒng)設計

姜葛， 何明洋， 張斌

(中車資陽機車有限公司研發(fā)部， 四川資陽 641301)

介紹了出口泰國SDA4型內燃機車空氣制動系統(tǒng)的原理、結構，并對符合UIC標準的26LA型制動機電控化改造進行了介紹。

SDA4型機車； 26LA制動機； 電控化； 改造； UIC標準

SDA4型內燃機車是中車資陽機車有限公司為出口泰國TPIPL公司而設計制造。機車為雙司機室單操縱臺，軌距1 000 mm，最大運用速度100 km/h，用于干線客貨運牽引。根據(jù)合同要求，機車制動性能參數(shù)需符合UIC 540標準。為此，SDA4型機車選用了26LA型制動機，該制動機在26LA基礎上進行了UIC標準適應性改進，是一款純機械的，Wabtec公司近幾年的產品。

機車制動系統(tǒng)設計過程中，吸取了公司在2014年出口巴基斯坦SDD23型機車26LA制動機成功改造經驗，在參考Wabtec所提供原理圖基礎上，引入了微機控制，對SDA4型機車26LA原理進行了重新設計，保留了制動機主要閥類，對部分輔助閥類進行了電控化改造。下面主要介紹機車的空氣制動系統(tǒng)及其電控化改造設計。

1　空氣制動系統(tǒng)

機車采用26LA型制動機，主要由30R-CDW制動閥、30-CW中繼閥、26D控制閥、A-1閥、J1作用閥、MU-2A重聯(lián)閥、8#緊急放風閥等組成。

26LA制動系統(tǒng)主要功能如下：

(1)自動制動。通過操縱自動制動閥，可以實現(xiàn)機車與車輛的階段制動和階段緩解功能。制動管壓力定壓500 kPa，全制動時制動缸壓力為380 kPa；

(2)單獨制動。能夠實現(xiàn)機車的單獨制動與單緩；

(3)緊急制動。通過操縱自動制動閥、緊急制動閥或者斷鉤時，均可產生緊急制動，并自動切斷機車動力。緊急制動時制動缸壓力為380 kPa；

(4)自動保壓功能?？梢宰詣友a償機車制動缸壓力的泄漏；

(5)過充功能。制動管過充壓力至550 kPa，用于機車車輛的快速緩解；

(6)斷鉤保護功能。斷鉤時自動遮斷機車總風管對制動管的補風；

(7)懲罰制動。機車超速時，懲罰制動執(zhí)行緊急制動，其余懲罰制動執(zhí)行常用制動；

(8)電空聯(lián)鎖功能。電阻制動撤銷后，制動缸壓力能自動追加；

(9)停放制動功能。停放制動設計為總風管、制動管雙供風，可實現(xiàn)無火回送時停放功能的手動施加和緩解。停放制動與制動管壓力設有聯(lián)鎖控制，當制動管壓力小于200 kPa時，停放制動允許實施，當制動管壓力大于300 kPa時，停放制動允許緩解。

2　制動系統(tǒng)改造設計

在充分掌握26LA制動機工作原理后，SDA4機車制動系統(tǒng)的設計通過引入微機控制，對26LA制動機進行了部分改造。改造遵循的原則為：原有功能保持不變，制動機主要閥類不做變動，對部分制動系統(tǒng)輔助功能進行改造。

制動系統(tǒng)的改造設計主要有如下3個部分：將1個A-1閥從閥類組裝中移出，增加為2個對稱布置于司機室；用先導型電空閥替換機械旁通閥，對客貨轉換、過充功能進行電控化改造；對電空聯(lián)鎖進行簡化。

2.1A-1閥布局變動

受機車布局和閥類組裝空間限制，將A-1閥從閥類組裝移至司機室地板下，同時考慮兩端司機室布局統(tǒng)一，將A-1數(shù)量增加為2個，每端司機室各布置1個。改動對比方案見圖1與圖2。

圖2改造方案中，2個A-1閥結構、功能保持獨立。同時根據(jù)前期資陽公司26L制動機裝車經驗，簡化了A-1閥撒沙及動力切除控制原理，將用于控制客貨轉換的A2BCARR壓力開關功能改為B1～B2撒沙壓力開關；取消A7縮孔止回閥，同時A8撒沙風缸容積由原1.48 m3加大至2.13 m3，延長撒沙時間。

圖1Wabtec單A-1閥方案

圖2雙A-1閥方案

改變微機控制，使B3～B4PCS壓力開關同時具備動力切除和客貨轉換的A2BCARR壓力開關功能。

機車警惕作用產生后，由微機控制機車動力切除及P-2-A1制動閥懲罰制動的產生，因此，原方案中P-2-A1制動閥25#管進壓力開關A1為多余，取消接管。

雙A-1閥已經具備動力切除冗余功能，因此取消原方案中A5雙向閥與30R-CDW控制閥12#管的連接。

2.2客貨轉換及電空聯(lián)鎖改造

用成熟可靠的先導式電空閥替換直通式電空閥+先導柱塞閥，原有通路保持不變。將電空聯(lián)鎖類型由可選擇的2種簡化為1種。改動對比方案見圖3與圖4。

2.2.1客貨轉換改造

為符合UIC 540標準中對客貨運不同的時間參數(shù)要求，26LA系統(tǒng)在16#作用管設計了3條路徑，參見圖3。

客運時，A4電空閥得電，先導風源進入A1先導式柱塞閥的A口，使其IN與OUT2通路截斷。同時A5電空閥失電，A2柱塞閥IN與OUT2通路開啟。

貨運時，A4、A5電空閥同時得電，A2柱塞閥IN與OUT1通路開啟。

緊急位時，A4、A5電空閥同時失電，A1柱塞閥IN與OUT2通路開啟，A2柱塞閥IN與OUT2通路開啟。

改造方案中主要采用了型號為H23WT-L9-B-00(DC74V)的先導式電空閥，該電空閥為二位三通外先導型，用一個外接先導壓力氣源的先導電磁閥控制一個二位三通的主閥，通過控制電源的通斷間接控制主閥氣路方向。電空閥的主閥工作氣源與外先導控制氣源各自獨立，互不干擾。電空閥失電時AO連通，得電時AP連通。

在圖4改造方案中，緊急支路，用B1先導式電空閥替換A1先導式柱塞閥及A4直通式電空閥；客貨支路，用B2替換A2+ A5。

圖3Wabtec客貨轉換及電空聯(lián)鎖方案

圖4客貨轉換及電空聯(lián)鎖改造方案

B1、B2電空閥的得電狀態(tài)進行了調整，在系統(tǒng)失電時，保證客運支路有效。具體如下：客運時，B1、B2均失電，B2的AO支路連通；貨運時，B1失電，B2得電，B2的AP支路連通；緊急時，B1得電，B1的AP支路連通，B2失電，B2的AO支路連通。

2.2.2電空聯(lián)鎖改造

圖3原方案中，A7塞門為電空聯(lián)鎖類型選擇開關。A7斷開時，電空聯(lián)鎖為I型，電阻制動撤銷后空氣制動能自動追加；A7開啟時，電空聯(lián)鎖為II型，電阻制動撤銷后空氣制動不能追加。

圖4改造方案中，用B3替換A3+ A6，B3電空閥正常下失電常通，得電時AP連通并通大氣，通路截斷。由于技術規(guī)范要求電空聯(lián)鎖類型為I型，改動方案中取消了A7聯(lián)鎖選擇塞門及A8變向閥。

另在圖3原方案中，30R-CDW制動閥13#管壓力空氣通過A9雙向閥進入A3先導式柱塞閥，用于單緩時加快作用風缸的排風。改造方案中，在13#管上接入B4單緩壓力開關(120～200 kPa)，當檢測到機車單緩時，壓力開關閉合，微機控制B3得電動作對作用風缸進行排風，加快單緩速度。

2.3過充改造

過充功能是26LA制動系統(tǒng)為適應UIC標準而新增的，可完全獨立的一項功能。過充功能控制從原理上分為4個部分，見圖5。

(1)過充觸發(fā)，手動機械閥，按下時開啟風源通路，松開截斷通路。

(2)過充遮斷，當制動機自動制動閥手柄處于緩解位時，允許使用過充功能。當制動閥手柄置緩解位時，機車產生警惕、斷鉤緊急制動時，或者當自動制動閥手柄置制動位時，按下過充按鈕無效，過充被遮斷。

(3)均衡過充，過充時將制動管壓力從500 kPa過充至550 kPa。

(4)總風過充，過充時開啟旁通支路，加大總風管對制動管的充風通徑。

對過充的電控化改造主要針對過充觸發(fā)、過充遮斷、總風過充3個部分，均衡過充保持不變。改動對比方案見圖5～圖6。

圖5Wabtec過充方案

2.3.1過充觸發(fā)改造

圖6改造方案中，由B1、B2電控按鈕開關，B5先導式電空閥替代A1、A2機械式2-BA-1閥。當按下B1、B2按鈕時，B5電空閥得電開啟通路，松開按鈕則電空閥失電，通路截斷。用B4國產減壓閥(型號QTY-ZY-L10)替換體積較大的A4N-1減壓閥。B4減壓閥壓力調整至550 kPa。

2.3.2過充遮斷改造

圖5原方案中，當30R-CDW控制閥置緩解位時，3#管經24-A雙向閥進入A5HB-5繼動閥10#口，使HB-5繼動閥11#與12#連通，過充通路開啟。當30R-CDW置制動區(qū)3#管無壓力時，或者懲罰制動產生，P-2-A1閥25#管有壓力輸出時，HB-5繼動閥11#與9#連通，過充通路被遮斷。

圖6改造方案中，由B3壓力開關(300～400 kPa)，B6先導式電空閥替代A5HB-5繼動閥，當3#管有壓力輸出時，B3壓力開關閉合，微機控制B6電空閥處失電狀態(tài)，AO連通，允許過充。當3#管無壓力輸出時，B3斷開，B6得電截斷通路，過充被遮斷。當機車產生警惕、斷鉤緊急制動時，微機直接控制B6得電截斷通路。P-2-A1制動閥25#管壓力信號可進行封堵。

2.3.3總風過充改造

原方案中，按下過充按鈕A1、A2時，A7HB-5繼動閥11#與12#連通，12#口排大氣。 A6先導式柱塞閥EX1與OUT1連通，開啟旁通支路，增大總風管與30-CW中繼閥的通徑，加快過充速度。

改造方案中，由B7內先導式電空閥，型號H22ZD-25-G(DC74V)，替代A6+A7，B7動作由B1、B2按鈕開關直接控制。

另圖5 中，A8～A10用于總風過充延時，當松開A1、A2后，A6能繼續(xù)保持旁通支路開啟約120 s。改造方案中將機械延時的A8～A10取消，直接由微機控制B7延時。

3　試驗驗證

(1)雙A-1閥方案試驗動作正常。緊急制動時，兩個A-1閥同時動作，為制動管遮斷、機車動力切除提供了冗余。緊急撒沙時間的改動，經試驗測試撒沙時間為30～35 s，大于機車緊急制動理論時間25.4 s，滿足機車緊急制動撒沙要求。

(2)客貨轉換電控化改造后，測試單機制動性能參數(shù)，制動機客運位、貨運位、緊急位制動時間參數(shù)，均滿足UIC 540-2006標準。

圖6過充改造方案

(3)進一步分析認為，在Wabtec公司提供的圖3原理中，緊急支路A1先導式柱塞閥通路由于被后面縮孔φ0.8限制，該支路對緊急制動上閘時間參數(shù)應該不會有太大影響。通過現(xiàn)車對比試驗，在緊急制動時，開啟和封堵該支路，制動缸上閘時間幾乎不受影響，時間保持在4～5 s。A1先導式柱塞閥及縮孔φ0.8應該可以取消，這有待后續(xù)和Wabtec公司商榷優(yōu)化。

(4)電空聯(lián)鎖功能正常，撤銷電阻制動后，空氣制動能迅速追加。機車單緩時，客運、貨運單緩時間均在3 s內。

(5)對過充功能的驗證，初次過充時間偏長，過充風缸需要較長時間才能充至定壓。在單機緊急制動緩解后立即使用過充，制動管從500 kPa過充至550 kPa時間在25～30 s，之后再次使用過充，時間穩(wěn)定在5～8 s。過充自然消除時間在200～300 s。從測試結果看，過充風缸容積16.4 m3有進一步縮減的可能，以縮短初始過充時間，這有待后續(xù)和Wabtec公司商榷優(yōu)化。

SDA4型機車于2015年初在資陽公司完成試驗調試并通過泰國TPIPL公司初步驗收，目前已在泰國投入正式的運用考核中。該機車成功的將符合UIC540標準的26LA制動系統(tǒng)集成運用并裝車。在充分理解掌握其工作原理后，對部分制動輔助系統(tǒng)進行了電控化改造，經試驗驗證其改造是可行的，為今后制動系統(tǒng)設計與集成提供了寶貴的經驗。

[1]夏寅蓀.ND5型內燃機車[M]. 北京：中國鐵道出版社，1988.

The Air Brake System of SDA4Locomotive Exported to Thailand

JIANGGe,HEMingyang,ZHANGBin

(Research and Development Department, CRRC Ziyang Co.,Ltd., Ziyang 641301 Sichuan, China)

In this paper the author introduced the air brake system's structure and principle of SDA4locomotive which was exported to Thailand, and the electrical modifying of the 26LA braking system in accordance with UIC Code 540.

SDA4locomotive； 26LA braking system； electric modification； UIC Code

1008-7842 (2016) 02-0032-05

男，工程師(

2015-10-12)

U260.35+4

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.02.07