李輝

摘 要：近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)飛速增長，鐵路等交通基礎(chǔ)設(shè)施也得到相應(yīng)發(fā)展。各種類型的機車被研發(fā)出來并應(yīng)用于交通運輸領(lǐng)域。但是由于科技水平的不完善，使得提速后的機車，在制動工況下因為滑行而造成脫軌。本文以HXD3型機車為例，對其制動系統(tǒng)和防滑技術(shù)進(jìn)行分析，旨在為機車防滑控制的研究提供一些幫助。

關(guān)鍵詞：HXD3；機車；防滑；制動系統(tǒng)

進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，鐵路、公路等等交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也有了較大發(fā)展，開始走高速化、優(yōu)質(zhì)化道路。經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶動了交通運輸領(lǐng)域的發(fā)展，交通運輸發(fā)達(dá)又給經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供便利。為適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，HXD3、HXD3B、HXD3C、HXD3D等型號的機車投入使用也在不斷提高鐵路運輸能力和運輸速度。但是機車速度的提升需要輪軌之間有足夠的粘著力，而粘著力又隨速度的提高，可供利用率下降，容易使機車在運行中，因粘著系數(shù)的減小，使車輪空轉(zhuǎn)、滑行造成動輪擦傷，出現(xiàn)種種事故。如何加大研發(fā)力度，完善機車制動系統(tǒng)和防滑技術(shù)，是我們當(dāng)前亟待解決的重要課題。本文以HXD3型號機車為研究對象，簡要探析如何進(jìn)一步完善其制動系統(tǒng)和防滑技術(shù)。

1 機車制動防滑系統(tǒng)整體概述

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通貨運需求也隨之增加。為解決貨運需求，大連機車開始研發(fā)大功率交流傳動貨運電力機車。在與日本東芝合作后，首臺原型車編號SSJ3-0001，后改名為DJ3，于2003年年底完成。這也是HXD3型號機車的原型。這些機車為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有力的運輸保障。但是隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，對機車速度和貨運量的要求不斷增加，高速化成為未來的發(fā)展方向。如何在保證安全的情況下，最大限度的提升機車的運營速度和運營效率成為我國交通運輸發(fā)展的需要思考的重要課題。針對這些問題國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者進(jìn)行了長期、大量的研究實踐。

1.1 機車防滑的必要性

不論那種型號的機車，在其運營過程中，有效防滑都是亟待解答的重要問題。首先，在機車運行中，滑行會造成車輪擦傷。在機車高速行駛期間，擦傷的車輪會引發(fā)一系列隱患，使得軸承溫度過高、損害軌道，甚而危機行車安全。因此，機車運營中，制動防滑是十分必要的。要在機車安裝防滑器，防止車輪因滑行擦傷，并盡量使制動力接近粘著力，為行車安全提供最大限度的保障。

1.2 國外機車制動防滑技術(shù)研究現(xiàn)狀

由于機車運行過程中，因為種種因素，會出現(xiàn)滑行，進(jìn)而擦傷車輪，威脅行車安全。科學(xué)家開始研發(fā)制動防滑裝置。1948年，美國的WestinghouseAir Brake公司研發(fā)了鐵路機車專用的ABS裝置用以防治車軸磨損情況的發(fā)生。之后，世界其他國家也相繼用撒沙等方式來防滑，但效果不明顯。但隨著科技手段進(jìn)步，國外專家學(xué)者不懈努力，經(jīng)過大量研究實驗，針對本國實際，在總結(jié)適合本國的粘著系數(shù)推薦值基礎(chǔ)上，研發(fā)出適合本國的防滑制動系統(tǒng)，取得良好效果。經(jīng)過十幾年發(fā)展，機車制動防滑系統(tǒng)有了極大進(jìn)步，例如日本運用滑行檢測再粘著裝置等提高粘著力。

1.3 國內(nèi)機車制動防滑技術(shù)研究現(xiàn)狀

針對機車運行中車輪的滑行擦傷現(xiàn)象，我國專家學(xué)者也進(jìn)行了大量的研究實踐，提出了切實可行的解決方案。60年代中期，我國研發(fā)出機械-空氣式；80年代，對單板機制動防滑系統(tǒng)進(jìn)行研究。到1985年，我國進(jìn)入危機控制防滑器的時代。1992年鐵科院研制成功TFXl型防滑器，廣泛應(yīng)用于鐵路機車。而進(jìn)入新世紀(jì)后，所有旅客列車都按照鐵道部要求，安裝了電子防滑器。機車運行過程中車輪滑行擦傷問題得到很大解決。但是我國在這方面的研究與國外先進(jìn)水平還有一定差距，理論不完善。技術(shù)也相對落后，需要借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗，繼續(xù)努力。

2 HXD3型機車的制動系統(tǒng)

2.1 HXD3型機車的技術(shù)采用

（1）真空斷路器。這項技術(shù)是利用真空來作為絕緣和滅弧的介質(zhì)。在真空狀態(tài)下的，絕緣度強，電弧擴(kuò)散能力大，利用這兩者的去游離作用來進(jìn)行滅弧的。真空斷路器比空氣斷路器具有更多的優(yōu)點，如結(jié)構(gòu)監(jiān)督、速度快、絕緣度高等等。且由于真空滅弧室不用檢修，給整機維修工作帶來很大便利。

（2）主變壓器特點。HXD3型機車采用法國NEXANS公司的端子制作高壓線。在低壓套管出線裝置中采用了新型合成樹脂的出線裝置，使得拆裝便利，且使用時間長久。除此之外，其變壓器還具備抗震等等特點。維修保養(yǎng)方便。

（3）受電弓。HXD3機車采用的受電弓更加先進(jìn)。對受電弓磨損電網(wǎng)的情況有極大改善。保障了機車的良好運行。

（4）復(fù)合冷卻器。HXD3型復(fù)合冷卻器設(shè)計上采用上部水散熱器，油散熱器，使得性能更加優(yōu)良，且體積小、重量輕。與之相比，空氣冷卻復(fù)合冷卻器，散熱效果差，維修過于繁瑣。

（5）牽引電動機。HXD3型機車，采用日本東芝公司研發(fā)設(shè)計的交流電引動機。負(fù)載軸相對輕，對軌道壓力小，有利于機車的良好運行。

（6）制動系統(tǒng)。HXD3型機車采用的是CCBⅡ空氣制動機。這款制動機已經(jīng)在全國范圍內(nèi)得到推廣。

3 HXD3型機車防滑控制技術(shù)

防滑控制系統(tǒng)是HXD3型機車制動系統(tǒng)的重要組成部分，能夠防止機車在運行過程中，由于車輪滑動，造成事故。

3.1 HXD3型機車的結(jié)構(gòu)分析

（1）防滑控制系統(tǒng)基本組成。由圖1 可見防滑控制系統(tǒng)包括防滑排風(fēng)閥、滑行檢測器、速度傳感器等等部分。其中滑行檢測器是防滑控制系統(tǒng)的核心。

（2）工作原理。當(dāng)機車啟動制動系統(tǒng)時，受當(dāng)時天氣、線路等等因素的影響，粘著力也產(chǎn)生變化。當(dāng)粘著力比制動力消失，車輪就會出現(xiàn)滑動的現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速降低。速度檢測傳感器檢測到這一變化，經(jīng)由滑行檢測器計算后，發(fā)出指令，制動缸會降低制動力，緩解車輪滑動情況，達(dá)到避免機車事故的效果。

3.2 HXD3型機車的參數(shù)分析

當(dāng)機車的制動力大于粘著力時，車輪則會滾動，免于滑行，造成行車危險。因此滑行檢測的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于判斷防滑器滑行的時機。如果過早，則造成制動距離延長，過晚，則會產(chǎn)生車輪滑行，造成行車事故。所以，要選擇正確的防滑器控制參數(shù)。主要有以下幾方面數(shù)據(jù)參考：（1）基準(zhǔn)速度的確定。（2）速度差判斷。（3）滑移率判據(jù)。（4）減速度和減速度微分判據(jù)。

3.3 HXD3型機車防滑控制的基本要求

想要使得機車防滑控制系統(tǒng)良好運行，有幾下幾方面基本要求，需要工作人員加以重視。（1）高靈敏度。一般情況下，機車運行速度較快，飛速的轉(zhuǎn)動的車輪粘著系數(shù)本身較低。一旦某一車輪發(fā)生滑動，要被及時、迅速的檢測出來。因此，防滑器必須十分靈敏，才能在危機情況下迅速做出反應(yīng)。（2）防滑性能好。我們說的防滑性能實際就是指在機車行車中，車輪發(fā)生滑動現(xiàn)象，防滑檢測器檢測到之后，迅速做出反應(yīng)，切斷動力制動的同時使制動缸壓力降低，在車輪恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)后，制動缸再度充氣的過程。這需要各個部件具備高度靈敏反應(yīng)，在危機發(fā)生時迅速采取措施，保證行車安全。

4 結(jié)語

有關(guān)HXD3型機車的制動系統(tǒng)和防滑技術(shù)方面的開發(fā)研究不是一蹴而就的，這是一個長期的、具有極強綜合性的過程，是由多個不同學(xué)科交叉而成的基礎(chǔ)性課題。隨著科技發(fā)展，HXD3機車應(yīng)用的普及，對機車的制動系統(tǒng)和防滑技術(shù)提出了新的更高的要求。因此，我們應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善模糊控制系統(tǒng)、研究高性能的防滑排風(fēng)閘等等，為我國鐵路、公路等交通發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[l] 劉豫湘，陸給華，潘傳熙.DK-1型電空制動機與電力機車空氣管路系統(tǒng).北京.中國鐵道出版社.2005.12-26.

[2] 孫瓊.高速鐵路輪軌粘滑特性及其實驗研究【學(xué)位論文〕.北京.鐵道部科學(xué)研究院.2001.12-14.

[3] 陳朝發(fā)等.TFXI型微處理器控制防滑器的研制（1卜一一結(jié)構(gòu)原理介紹.鐵道機車車輛.2002.第4期5-9.

[4] 翟智民譯.新干線和既有線路提速車的制動技術(shù)（日）.國外鐵道車輛.2003第1期12-巧.

[5] 李培曙.防滑器的防滑作用與粘著利用.鐵道車輛，2004.第3期6-10.