田 宇，安 鴻，肖維遠，申檢宏，劉保華

（南車眉山車輛有限公司 制動技術(shù)研究所，四川眉山620010）

獨聯(lián)體貨車制動系統(tǒng)研究

田 宇，安 鴻，肖維遠，申檢宏，劉保華

（南車眉山車輛有限公司 制動技術(shù)研究所，四川眉山620010）

介紹了獨聯(lián)體貨車空氣制動系統(tǒng)的要求、配置，研制符合獨聯(lián)體的貨車空氣制動系統(tǒng)的部件以及試驗結(jié)果。

獨聯(lián)體；貨車；空氣制動系統(tǒng)；技術(shù)方案

根據(jù)對市場情況的了解，獨聯(lián)體國家對俄羅斯貨車制動系統(tǒng)的需求量比較大，我國每年出口到獨聯(lián)體國家的貨車車輛有幾千輛，但其制動系統(tǒng)都采用進口的俄羅斯制動系統(tǒng)，國內(nèi)目前還沒有符合俄羅斯貨車制動系統(tǒng)的產(chǎn)品。

南車眉山車輛有限公司開發(fā)獨聯(lián)體貨車制動系統(tǒng)，參與國際競爭，為我國的鐵路貨車制動系統(tǒng)打入國際市場創(chuàng)造了條件，具有很好的經(jīng)濟效益和市場前景；同時也可提高我國貨車制動產(chǎn)品的設(shè)計、制造水平。

1　獨聯(lián)體貨車制動系統(tǒng)簡介

獨聯(lián)體國家所需的貨車制動系統(tǒng)是俄羅斯的貨車制動系統(tǒng)，包括分配閥、空重車調(diào)整裝置、制動缸、閘調(diào)器等。

圖1　獨聯(lián)體貨車制動系統(tǒng)示意圖

分配閥現(xiàn)主要是483-000型貨車空氣分閥，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型貨車空氣分配閥具有下列部件：附有空重車轉(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。

目前使用的貨車空氣分配閥都設(shè)有空重車調(diào)整裝置。這種調(diào)整裝置設(shè)有3個調(diào)整位置（手把位置），可以根據(jù)車輛載重狀況分別手動調(diào)整到重車位、中間位、空車位?？罩剀囎詣诱{(diào)整閥是一種截流式的無級空重車調(diào)整裝置，根據(jù)轉(zhuǎn)向架撓度的變化來改變杠桿支點的位置，實現(xiàn)大范圍的制動缸壓力無級調(diào)整，滿足高速貨車的使用要求。

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

制動缸根據(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。制動缸的最大工作壓力為600 kPa。制動缸的推桿頭與活塞連接為一體。

折角塞門最大工作壓力為1 000 kPa，塞門標準直徑為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。

獨聯(lián)體國家鐵路貨車單車試驗的要求為：

副風(fēng)缸（78 dm3）充到480 kPa的時間約為270 s，

工作風(fēng)缸充到460 kPa的時間不超過210 s，

重車位時，制動缸0到350 kPa的時間為7～14 s，

制動缸壓力開始下降到40 kPa不超過60 s。

制動缸的壓力：

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。

列車試驗時緊急制動的波速不小于275 m/s。

2　研制目標

現(xiàn)需研制一套符合獨聯(lián)體貨車制動系統(tǒng)的產(chǎn)品，包括分配閥、空重車自動調(diào)整裝置、制動缸、閘調(diào)器、軟管連接器、折角塞門、折斷塞門、副風(fēng)缸等。

該制動系統(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型貨車空氣分配閥混編運用。

該制動系統(tǒng)工作溫度滿足-60℃-+60℃環(huán)境要求。列車緊急制動時，制動波傳播速度不小于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。制動缸直徑356 mm，活塞最大行程240 mm。

3　系統(tǒng)配置

研制的制動系統(tǒng)要求能與獨聯(lián)體貨車制動系統(tǒng)混編，其基本配置是控制風(fēng)缸、M R D閥、空重車自動調(diào)整裝置、制動缸、閘調(diào)器、副風(fēng)缸、折角塞門、截斷塞門、軟管連接器等，其制動系統(tǒng)配置示意見圖2。

圖2　獨聯(lián)體制動系統(tǒng)配置示意圖

3.1分配閥（見圖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會計1班為例。

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

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

根據(jù)調(diào)研，國外制動系統(tǒng)閥體大量采用鋁合金材質(zhì)，并且鋁合金材質(zhì)在國外已成功運用數(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、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)換機構(gòu)；當(dāng)在二壓力時具有直接緩解功能，在三壓力應(yīng)具有階段緩解功能；

（5）應(yīng)具有手動緩解閥；

（6）在長大編組時，前部車輛制動缸的充氣應(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個雙頭螺柱緊固到中間體式的閥座上，閥座本身同時作為車輛所有管路的連接點。

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

二、三壓力轉(zhuǎn)換部通過轉(zhuǎn)換手柄二壓力與三壓力間可轉(zhuǎn)換。當(dāng)在二壓力時具有直接緩解功能，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，制動系統(tǒng)緩解時控制風(fēng)缸的壓力空氣充向列車管，對列車管起到局部增壓的作用，從而提高緩解波速。

長大貨物列車制動時，通過列車管與控制風(fēng)缸的壓差，列車前部車輛制動缸充氣先快后慢，減少列車的縱向沖動。

3.2空重車自動調(diào)整裝置

空重車自動調(diào)整裝置為無級調(diào)整，空重車自動調(diào)整裝置根據(jù)轉(zhuǎn)向架彈簧在空重車時的不同撓度來控制制動缸的壓力。空重車自動調(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）可以使制動缸壓力隨車輛載重自動調(diào)整，使車輛制動率保持在一定范圍內(nèi)；

（2）具有根據(jù)車輛載重自動無級調(diào)整制動缸壓力的功能；

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

空重車自動調(diào)整裝置由傳感閥和中繼閥組成

（1）傳感閥（見圖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)車輛載重不同枕簧撓度變化時擋鐵位置不同，傳感閥據(jù)此將一部分制動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，從而使制動缸壓力隨車輛載重而無級地、成比例地變化，實現(xiàn)空重車自動無級調(diào)整。

當(dāng)車輛滿載時，枕簧撓度加大；處于全重位，這時顯示活塞處于原位，顯示桿不露出來。

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

當(dāng)車輛處于空載狀態(tài)時，擋鐵位置更低，壓力差接近零，制動機處于全空位，制動缸壓力為最低值。

（2）中繼閥（見圖5）

圖5　中繼閥

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

3.3制動缸

制動缸主要由缸體組成、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，見圖6。

圖6　旋壓密封式制動缸

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

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

主要技術(shù)參數(shù)：

制動缸有效直徑：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)器的前端與制動缸后杠桿相連，后端與制動缸前杠桿相連，相當(dāng)于一根能自動伸縮的連接拉桿。

圖7　閘調(diào)器

閘調(diào)器的基本構(gòu)造原理簡單地說就是一個拉桿，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。車輛運行中，無論閘瓦與車輪的間隙偏大或偏小，它都能自動地調(diào)整制動缸活塞行程達到正常間隙，使制動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械結(jié)構(gòu)，作用比較可靠，機構(gòu)緊湊，而且動作較迅速，對空氣制動又沒有干擾。

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

（1）具有雙向調(diào)整作用。車輛運行中，無論閘瓦與車輪的間隙偏大或偏小，它都能自動地調(diào)整制動缸活塞行程達到正常間隙，使制動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械結(jié)構(gòu)，作用可靠，機構(gòu)緊湊，而且動作較迅速，對空氣制動又沒有干擾。

3.5 副風(fēng)缸（見圖8）

副風(fēng)缸的設(shè)計壓力為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)缸與車體，副風(fēng)缸與車體之間有風(fēng)缸墊木。副風(fēng)缸的底部有排水口，平時擰緊螺堵，在排水時擰出螺堵。

3.6截斷塞門（見圖9）

截斷塞門連接主管與分配閥，連通或關(guān)閉。當(dāng)手把與制動支管成平直位置時為開通位，旋轉(zhuǎn)手把90°與制動主管成垂直位置時為開通位。

圖9　截斷塞門

3.7折角塞門（見圖10）

圖10　折角塞門

折角塞門安裝在制動主管的兩端，用以開通或關(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車、車輛。

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

折角塞門在關(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，而保留制動主管的壓力空氣。

3.8軟管連接器（見圖11）

制動軟管的主要用途是連接相鄰各車輛的列車管，能在列車管通過曲線或各車輛間距變化時，不妨礙壓縮空氣的暢通。

制動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)過試制的部件組裝后進行了性能試驗，隨后進行了單車試驗，試驗數(shù)據(jù)如下：

副風(fēng)缸（78 dm3）充到480 kPa的時間為254 s，

工作風(fēng)缸充風(fēng)到460險kPa的時間為192 s，

重車位時，制動缸0到350 kPa的時間為11.5 s，

制動缸壓力開始下降到40 kPa的時間為36.7 s。

制動缸的壓力：

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。

試驗的結(jié)果達到了設(shè)計目標。

綜上所述，在獨聯(lián)體制動系統(tǒng)的設(shè)計中，借鑒了類似成熟產(chǎn)品的經(jīng)驗，對該制動系統(tǒng)的可靠性、可用性、安全性和可維護性都有保證，并且方案試驗的數(shù)據(jù)滿足設(shè)計的要求；研制的獨聯(lián)體制動系統(tǒng)可以滿足獨聯(lián)體國家對制動系統(tǒng)的要求。

［1］ 鐵道部機務(wù)局、鐵道部科學(xué)技術(shù)情報研究所.蘇聯(lián)鐵路長大重載列車制動技術(shù)［Z］，1984.

［2］ ［蘇］н.и.конлов.в.в.крилов蘇聯(lián)No.483貨車空氣分配閥［J］，國外鐵道車輛，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，高級工程師（

2015-02-11）