王　振，韓曉輝，2，樊貴新，2, 李和平，2, 李繼山，2

(1　北京縱橫機(jī)電技術(shù)開(kāi)發(fā)公司　制動(dòng)開(kāi)發(fā)部， 北京 100094；2　中國(guó)鐵道科學(xué)研究院　機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所， 北京 100081)

?

地鐵與輕軌

跨坐式單軌車(chē)輛用氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元的研究*

王振1，韓曉輝1，2，樊貴新1，2, 李和平1，2, 李繼山1，2

(1北京縱橫機(jī)電技術(shù)開(kāi)發(fā)公司制動(dòng)開(kāi)發(fā)部， 北京 100094；2中國(guó)鐵道科學(xué)研究院機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所， 北京 100081)

從跨坐式單軌車(chē)輛轉(zhuǎn)向架特殊布置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，研究分析單軌車(chē)輛對(duì)基礎(chǔ)制動(dòng)的要求，總結(jié)出單軌車(chē)輛采用氣體轉(zhuǎn)液壓的必然性。介紹了氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元產(chǎn)品分類(lèi)，并以帶停車(chē)制動(dòng)的制動(dòng)夾鉗單元為例，詳盡介紹制動(dòng)夾鉗單元的結(jié)構(gòu)特征和原理設(shè)計(jì)計(jì)算，并結(jié)合空氣轉(zhuǎn)液壓的增壓原理以及液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)車(chē)輛的制動(dòng)機(jī)理，深入的分析氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中常用制動(dòng)和停車(chē)制動(dòng)等各項(xiàng)制動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。最后研究總結(jié)用于產(chǎn)品檢驗(yàn)的關(guān)鍵試驗(yàn)項(xiàng)目，為產(chǎn)品的質(zhì)量控制提供參考。

跨坐式單軌車(chē)輛； 空氣轉(zhuǎn)液壓； 制動(dòng)夾鉗單元

單軌交通是指城市中修建的采用電力牽引列車(chē)在一條軌道梁上運(yùn)行的中運(yùn)量軌道交通系統(tǒng)，根據(jù)車(chē)輛與軌道之間的位置關(guān)系，單軌交通又分為跨坐式單軌交通和懸掛式單軌交通。在國(guó)內(nèi)重慶2號(hào)線、3號(hào)線以及深圳華僑城的觀光單軌都屬于跨坐式單軌交通，而德國(guó)烏帕塔、東京上野動(dòng)物園運(yùn)行的屬于懸掛式單軌交通。

單軌交通除了在軌道上與地鐵以及其他普通鐵路不同，單軌交通所使用的車(chē)輛以及作為車(chē)輛核心部件的轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)差別也是非常大。由于轉(zhuǎn)向架的差異，造成用于車(chē)輛的制動(dòng)部件也具有了不同于常用制動(dòng)單元的獨(dú)特之處，將重點(diǎn)對(duì)跨坐式單軌交通車(chē)輛中使用的基礎(chǔ)制動(dòng)夾鉗單元進(jìn)行深入的研究和說(shuō)明。

1　單軌用基礎(chǔ)制動(dòng)單元

1.1氣壓轉(zhuǎn)液壓(氣轉(zhuǎn)液)夾鉗單元的需求

在常用的軌道交通的制動(dòng)控制(低地板車(chē)除外)系統(tǒng)中，基礎(chǔ)制動(dòng)中的夾鉗單元主要運(yùn)用的是壓縮空氣推動(dòng)活塞作用到制動(dòng)盤(pán)上產(chǎn)生制動(dòng)力，壓縮空氣的來(lái)源是通過(guò)車(chē)載的空氣壓縮機(jī)提供，而目前處于運(yùn)行安全考慮，車(chē)載的空氣壓縮機(jī)能夠提供的最大空氣壓力約為0.9～1 MPa?？缱絾诬壾?chē)輛由于軌道采用的單條鋼筋混凝土梁軌道且無(wú)輪緣限位，所以設(shè)置了走行輪、導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪，由于單軌車(chē)輛轉(zhuǎn)向架需要布置眾多的橡膠輪胎(如圖1所示)，再加上車(chē)輛的電機(jī)、齒輪箱、控制模塊、懸掛裝置以及管路，造成轉(zhuǎn)向架布置基礎(chǔ)制動(dòng)夾鉗單元的空間非常有限，不能像普通地鐵車(chē)輛一樣每個(gè)軸上布置2個(gè)基礎(chǔ)制動(dòng)夾鉗單元，而單軌車(chē)輛的基礎(chǔ)制動(dòng)單元只能縮減成一軸一個(gè)基礎(chǔ)制動(dòng)夾鉗單元。如此一來(lái)，在有限的空壓機(jī)提供的1 MPa壓縮空氣壓力下，目前常使用的純空氣基礎(chǔ)制動(dòng)夾鉗單元將無(wú)法滿(mǎn)足單軌車(chē)輛制動(dòng)性能的需求。針對(duì)上述轉(zhuǎn)向架的改變，基礎(chǔ)制動(dòng)夾鉗單元必須能夠提供足夠高的壓力才能滿(mǎn)足車(chē)輛的制動(dòng)需求，由于車(chē)載空壓機(jī)壓力上限的局限性，最后采取的方案是通過(guò)增壓機(jī)構(gòu)將空氣壓力轉(zhuǎn)化成高壓液壓油輸出到制動(dòng)夾鉗機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的停車(chē)制動(dòng)的要求。

1-走行輪; 2-導(dǎo)向輪; 3-穩(wěn)定輪。圖1　跨坐式單軌車(chē)輛轉(zhuǎn)向架模型圖

1.2結(jié)構(gòu)介紹

由于車(chē)輛運(yùn)營(yíng)工況需求，氣轉(zhuǎn)液型制動(dòng)夾鉗單元按照功能分為不帶停車(chē)制動(dòng)氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元和帶停車(chē)制動(dòng)氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元(見(jiàn)圖2)，兩者之間的區(qū)別在于帶停車(chē)制動(dòng)夾鉗單元增加了停放制動(dòng)缸和遠(yuǎn)程手動(dòng)緩解機(jī)構(gòu)，用來(lái)滿(mǎn)足入庫(kù)停車(chē)和停車(chē)制動(dòng)緩解的功能，其余結(jié)構(gòu)基本一致。在單軌車(chē)輛中每輛車(chē)的一臺(tái)轉(zhuǎn)向架上(2軸)安裝2套帶停放制動(dòng)夾鉗單元，另一臺(tái)轉(zhuǎn)向架安裝2套不帶停放制動(dòng)夾鉗單元，就整車(chē)而言，帶停車(chē)的制動(dòng)夾鉗單元和不帶停車(chē)的制動(dòng)夾鉗單元各占一半，下面將重點(diǎn)介紹帶停車(chē)制動(dòng)夾鉗單元。

圖2　氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元

氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元主要是由氣液轉(zhuǎn)化器、連接安裝座和閘片托3大部分組成(如圖3)，其中氣液轉(zhuǎn)化器將車(chē)輛空氣管路中輸入的低壓空氣壓力或者彈簧壓力經(jīng)過(guò)增壓缸轉(zhuǎn)化成高壓液體油輸出到夾鉗的裝置，主要是由常用制動(dòng)缸部分、停放制動(dòng)缸部分以及手動(dòng)遠(yuǎn)程緩解部分組成；連接安裝座的主要功能一方面是將整個(gè)夾鉗制動(dòng)單元固定到轉(zhuǎn)向架上，通過(guò)螺栓將夾鉗單元與轉(zhuǎn)向架連接，另一方面連接安裝座還是液壓缸內(nèi)活塞作用行程的一部分，整個(gè)制動(dòng)行程以及最大行程都是在連接安裝座運(yùn)動(dòng)；閘片托組成是制動(dòng)力的輸出機(jī)構(gòu)，高壓液壓油經(jīng)過(guò)連接基座，到達(dá)制動(dòng)夾鉗閘片托部分，并推動(dòng)閘片托油缸內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)閘片運(yùn)動(dòng)，作用在制動(dòng)盤(pán)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的制動(dòng)要求。

1-氣液轉(zhuǎn)化器; 2-連接安裝座; 3-閘片托。

1.3原理分析

從圖4可以看出，氣液轉(zhuǎn)化器部分是整個(gè)制動(dòng)夾鉗的核心組成部分，主要是由常用制動(dòng)部分(A區(qū)域)、停放制動(dòng)部分(B區(qū)域)和手動(dòng)遠(yuǎn)程緩解和油缸區(qū)域(D區(qū)域)3部分組成，其中常用制動(dòng)部分主要完成車(chē)輛行駛過(guò)程中的7級(jí)制動(dòng)以及緊急制動(dòng)過(guò)程；停放制動(dòng)主要完成車(chē)輛的入庫(kù)停車(chē)或者突發(fā)緊急情況的停車(chē)制動(dòng)；手動(dòng)遠(yuǎn)程緩解部分主要用于車(chē)輛施加停車(chē)制動(dòng)后，車(chē)輛需要再次啟動(dòng)進(jìn)行的操作，一般用于車(chē)輛故障停車(chē)后需要將車(chē)輛拖走進(jìn)行手動(dòng)緩解的操作。在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，需要3部分共同配合完成車(chē)輛在行駛過(guò)程中的各個(gè)制動(dòng)狀態(tài)。

1-活塞桿; 2-復(fù)原簧; 3-常用制動(dòng)活塞; 4-儲(chǔ)能大彈簧;5-彈簧制動(dòng)活塞; 6-手動(dòng)遠(yuǎn)程緩解機(jī)構(gòu); 7-閘片托活塞; 8-閘片; 9-制動(dòng)盤(pán)。圖4　各功能區(qū)域

1.4設(shè)計(jì)計(jì)算

1.4.1氣轉(zhuǎn)液增壓比

氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元的核心部件-氣液轉(zhuǎn)化器，見(jiàn)圖4中的區(qū)域I部分，該部分的主要功能就是實(shí)現(xiàn)增壓比，將空油轉(zhuǎn)化器簡(jiǎn)化力學(xué)模型如圖5，簡(jiǎn)化模型兩端分別代表了空油轉(zhuǎn)化器的A區(qū)域(氣壓缸)和C區(qū)域(液壓缸)，其增壓比的計(jì)算如下：

圖5　氣液增壓原理示意圖

(1)

式(1)中i為增壓比；Sp為氣室活塞面積；SH為油室活塞有效面積。

增壓比類(lèi)似于其他夾鉗單元的制動(dòng)倍率，對(duì)制動(dòng)夾鉗單元的輸出力的大小起到了決定作用，根據(jù)公式可知，在其他條件不變的情況下，空氣活塞面積越大，增壓比越大；液壓活塞面積越小，增壓比越大，反之則增壓比變小。在實(shí)際中，利用該公式調(diào)整制動(dòng)夾鉗的輸出力，進(jìn)而滿(mǎn)足整車(chē)的制動(dòng)力要求。

1.4.2常用制動(dòng)輸出力

根據(jù)制動(dòng)夾鉗單元的結(jié)構(gòu)原理，常用制動(dòng)輸出力的計(jì)算主要是計(jì)算在特定的風(fēng)壓下，通過(guò)作用在氣室活塞上的壓力克服復(fù)原彈簧力傳遞到增壓缸，將空氣壓力轉(zhuǎn)化成油壓，作用到閘片托油缸活塞上，最終作用到制動(dòng)盤(pán)上形成制動(dòng)力，由此可得，制動(dòng)夾鉗單元制動(dòng)輸出力計(jì)算如式(2)：

(2)

式(2)中FB為空氣制動(dòng)力；PC為制動(dòng)缸內(nèi)空氣壓力；FS為復(fù)位彈簧力；SP為氣室活塞面積；i氣液增壓比；SO為閘片托油缸活塞面積；η為機(jī)構(gòu)總效率。

在計(jì)算式(2)中，復(fù)位彈簧力FS為圖4中復(fù)原簧2阻止活塞運(yùn)動(dòng)的反作用力，閘片托油缸活塞面積SO為圖4中閘片托活塞7的有效作用面積，機(jī)構(gòu)總效率η根據(jù)各零件摩擦阻力進(jìn)行折算求得。通過(guò)上述計(jì)算可以確定產(chǎn)品各級(jí)制動(dòng)級(jí)位下的制動(dòng)輸出力。

需要說(shuō)明的是制動(dòng)力是滿(mǎn)足車(chē)輛的行駛中的各種制動(dòng)性能的需求，對(duì)于制動(dòng)夾鉗單元來(lái)講，設(shè)計(jì)計(jì)算要考慮車(chē)輛的極限工況，即車(chē)輛在最大質(zhì)量(AW3)以及最大速度下計(jì)算所需的制動(dòng)力夾鉗單元必須滿(mǎn)足使用要求。

1.4.3停放制動(dòng)計(jì)算

停放制動(dòng)的原理是將停放缸中的彈簧勢(shì)能在需要時(shí)，通過(guò)增壓機(jī)構(gòu)作用于閘片托油缸活塞上能夠轉(zhuǎn)化成停放制動(dòng)輸出力?？芍７鸥纵敵隽τ?jì)算如式(3)：

(3)

式(3)中FTC為停放制動(dòng)輸出力；N為停放缸內(nèi)儲(chǔ)能彈簧力；η1為停放制動(dòng)總效率。

在計(jì)算式(3)中，停放缸內(nèi)儲(chǔ)能彈簧力N為圖4中儲(chǔ)能大彈簧4推動(dòng)彈簧制動(dòng)活塞5作用于活塞桿1產(chǎn)生的推動(dòng)作用力，通過(guò)C區(qū)域液壓缸作用到閘片托油缸活塞7上，最終推動(dòng)閘片托產(chǎn)生停放制動(dòng)輸出力，停放總效率η根據(jù)摩擦損耗進(jìn)行折算求得。通過(guò)上述計(jì)算可以確定產(chǎn)品停放制動(dòng)輸出力。

停放制動(dòng)的用途主要是滿(mǎn)足車(chē)輛在坡道停車(chē)制動(dòng)的需求，對(duì)于帶停放的制動(dòng)夾鉗單元來(lái)講，設(shè)計(jì)計(jì)算主要考慮的是車(chē)輛在最大質(zhì)量(AW3)、最大坡道上(60%)以及最大風(fēng)速下計(jì)算所需的停車(chē)制動(dòng)力需求，所以主要是驗(yàn)證夾鉗單元的輸出力是否滿(mǎn)足整車(chē)停車(chē)制動(dòng)力計(jì)算的要求。該結(jié)果的計(jì)算值要大于等于整車(chē)停放制動(dòng)力計(jì)算即可，說(shuō)明制動(dòng)夾鉗單元能夠滿(mǎn)足車(chē)輛在極限條件下的停車(chē)制動(dòng)性能的要求。

2　氣轉(zhuǎn)液夾鉗功能模式

2.1停放制動(dòng)模式(見(jiàn)圖6)

車(chē)輛運(yùn)營(yíng)結(jié)束后，車(chē)輛入庫(kù)，電氣路系統(tǒng)關(guān)閉，總風(fēng)管壓縮空氣壓力喪失，彈簧制動(dòng)活塞 5在儲(chǔ)能大彈簧4的作用下，帶動(dòng)活塞桿1向右運(yùn)動(dòng)，油口c被關(guān)閉，從而推動(dòng)C區(qū)域的液壓油運(yùn)動(dòng)，然后作用到閘片托活塞7，最終帶動(dòng)閘片8作用到制動(dòng)盤(pán)9上，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的靜態(tài)制動(dòng)。

圖6　常用制動(dòng)處于緩解狀態(tài)，停放制動(dòng)施加(車(chē)輛入庫(kù)停車(chē)狀態(tài))

2.2停放緩解模式(見(jiàn)圖7)

車(chē)輛需要進(jìn)行上線運(yùn)營(yíng)時(shí)，車(chē)輛電空系統(tǒng)啟動(dòng)，空壓機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，總風(fēng)管的壓縮空氣通過(guò)進(jìn)氣口b進(jìn)入到停放制動(dòng)缸中，然后推動(dòng)彈簧制動(dòng)活塞5向左運(yùn)動(dòng)，直至緩解到限位處，常用制動(dòng)活塞3在緩解彈簧2的作用下帶動(dòng)活塞桿1向左運(yùn)動(dòng)，這時(shí)油口c開(kāi)啟，區(qū)域C液壓缸部分與油箱聯(lián)通，液壓油回流到油箱，隨著常用制動(dòng)活塞3復(fù)原到位，閘片托活塞7帶動(dòng)閘片8復(fù)原到位，停放制動(dòng)徹底緩解，同時(shí)該過(guò)程還實(shí)現(xiàn)了彈簧缸的儲(chǔ)能和上車(chē)前的準(zhǔn)備工作。

2.3運(yùn)營(yíng)制動(dòng)模式(見(jiàn)圖8)

車(chē)輛在行駛過(guò)程中，車(chē)輛需要在進(jìn)站的過(guò)程中施加常用制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的入站停車(chē)，具體過(guò)程如下：常用制動(dòng)風(fēng)管中的壓縮空氣在接到制動(dòng)指令后，壓縮空氣通過(guò)進(jìn)氣口a進(jìn)入到常用制動(dòng)缸A中，從而推動(dòng)常用制動(dòng)活塞 3向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)活塞桿 1向右運(yùn)動(dòng)，這時(shí)油口c關(guān)閉，液壓油在活塞桿1的作用下推動(dòng)閘片托活塞7做出伸出動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)閘片8對(duì)制動(dòng)盤(pán)9的制動(dòng)作用，最終實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的停車(chē)。

圖7　常用制動(dòng)和停放制動(dòng)均處于緩解狀態(tài)(行車(chē)狀態(tài))

圖8　停放制動(dòng)均處于緩解狀態(tài)，常用制動(dòng)施加(車(chē)輛正常制動(dòng)狀態(tài))

2.4手動(dòng)遠(yuǎn)程緩解模式(見(jiàn)圖9)

車(chē)輛停放制動(dòng)的遠(yuǎn)程緩解功能主要應(yīng)用于車(chē)輛發(fā)生突發(fā)的緊急情況后，車(chē)輛被拖走時(shí)進(jìn)行的全列車(chē)的緩解，以及在日常的檢修過(guò)程中需要對(duì)車(chē)輛停放制動(dòng)的局部緩解使用，具體的作用原理：車(chē)輛施加停放制動(dòng)后，拉動(dòng)手動(dòng)遠(yuǎn)程緩解機(jī)構(gòu)6，該機(jī)構(gòu)通過(guò)杠桿作用將油口d強(qiáng)制打開(kāi)，區(qū)域C中的高壓液壓油通過(guò)油口d返回到液壓油箱D中，油壓被卸載，閘片8在閘片托活塞7的帶動(dòng)下復(fù)原到緩解位置，這樣停放制動(dòng)模式被徹底緩解。

圖9　常用制動(dòng)緩解，停放制動(dòng)處于手動(dòng)緩解

2.5遠(yuǎn)程緩解后常用制動(dòng)施加模式(見(jiàn)圖10)

遠(yuǎn)程緩解后施加常用制動(dòng)的過(guò)程如下：常用制動(dòng)風(fēng)管中的壓縮空氣在接到制動(dòng)指令后，壓縮空氣通過(guò)進(jìn)氣口a進(jìn)入到常用制動(dòng)缸A中，從而推動(dòng)常用制動(dòng)活塞3向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)活塞桿1向右運(yùn)動(dòng)，這時(shí)油口c關(guān)閉，液壓油在活塞桿1的作用下推動(dòng)閘片托活塞7做出伸出動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)閘片8對(duì)制動(dòng)盤(pán)9的制動(dòng)作用，最終實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的停車(chē)。

圖10　停放手動(dòng)緩解后常用制動(dòng)進(jìn)行施加

3　試驗(yàn)研究

為了深入的研究氣轉(zhuǎn)液夾鉗單元的各項(xiàng)機(jī)械性能，根據(jù)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)需求，我們進(jìn)行了設(shè)計(jì)性的試驗(yàn)，對(duì)氣轉(zhuǎn)液夾鉗單元的關(guān)鍵特性進(jìn)行了研究并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了記錄，總結(jié)出氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元主要關(guān)鍵性試驗(yàn)有靈敏度試驗(yàn)、靜態(tài)輸出力試驗(yàn)(含效率)、制動(dòng)行程試驗(yàn)以及停放性能試驗(yàn)。

3.1靈敏度試驗(yàn)

靈敏度是指制動(dòng)夾鉗單元能夠克服制動(dòng)夾鉗單元自身內(nèi)部各項(xiàng)阻力所需的最小空氣壓力，其試驗(yàn)的實(shí)際意義在于車(chē)輛在一級(jí)制動(dòng)低氣壓下，氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元所產(chǎn)生的制動(dòng)力是否能夠滿(mǎn)足車(chē)輛停車(chē)制動(dòng)的需求。由于車(chē)輛在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中高速階段采用電制動(dòng)，制動(dòng)夾鉗單元參與的多是低氣壓低速階段，所以制動(dòng)夾鉗單元的靈敏度至關(guān)重要。為了驗(yàn)證制動(dòng)夾鉗單元的靈敏度，將從液壓壓力P、制動(dòng)輸出力F以及閘片的位移量L3項(xiàng)參數(shù)綜合對(duì)夾鉗的靈敏度進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1　靈敏度數(shù)據(jù)記錄

考慮到在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，制動(dòng)夾鉗單元的閘片與制動(dòng)盤(pán)的間隙設(shè)計(jì)理論范圍為0.4～1.7 mm，所以制動(dòng)夾鉗單元靈敏度必須滿(mǎn)足如下條件：①閘片位移量L≥1.7 mm；②輸出液壓P≥113 kPa，輸出力F≥0 kN；分析表1的P、F、L數(shù)據(jù)，滿(mǎn)足上述幾項(xiàng)參數(shù)的氣壓最小值即為靈敏度數(shù)值，綜合分析可以得出氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元的靈敏度約在40 kPa。

3.2靜態(tài)輸出力試驗(yàn)

靜態(tài)輸出力試驗(yàn)是車(chē)輛制動(dòng)非常關(guān)鍵的參數(shù)，主要是考察制動(dòng)夾鉗單元在特定的空氣壓力下是否能夠輸出足夠的油壓壓力P和制動(dòng)力F，這樣才能保證車(chē)輛的制動(dòng)距離。該試驗(yàn)先計(jì)算各級(jí)氣壓下理論的輸出油壓P和制動(dòng)力F，并繪制成曲線，然后在相同的氣壓下進(jìn)行實(shí)際的制動(dòng)油壓和制動(dòng)力試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)并在表格上繪制成曲線，通過(guò)比較理論輸出油壓、制動(dòng)力曲線與實(shí)際油壓、制動(dòng)力曲線吻合度，確認(rèn)制動(dòng)夾鉗單元的性能是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

綜合分析圖11的制動(dòng)油壓曲線和圖12的制動(dòng)力曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，制動(dòng)夾鉗單元在各級(jí)空氣壓力下，制動(dòng)夾鉗單元的制動(dòng)油壓曲線和制動(dòng)力曲線與理論設(shè)計(jì)的油壓曲線和制動(dòng)力曲線吻合度好，驗(yàn)證出制動(dòng)夾鉗單元滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.3制動(dòng)行程試驗(yàn)

制動(dòng)行程試驗(yàn)主要是考察制動(dòng)夾鉗單元一次伸長(zhǎng)量、一次調(diào)整量、緩解間隙以及總伸長(zhǎng)量等各項(xiàng)參數(shù)，而這幾項(xiàng)參數(shù)在制動(dòng)夾鉗單元的動(dòng)態(tài)磨耗以及運(yùn)營(yíng)工況適當(dāng)變化時(shí)的適應(yīng)能力，對(duì)運(yùn)營(yíng)過(guò)程的安全起著非常重要的作用。具體體現(xiàn)是：緩解間隙的作用是保證制動(dòng)夾鉗單元在緩解狀態(tài)下，制動(dòng)盤(pán)與閘片之間有足夠的空間防止閘片產(chǎn)生磨耗；一次伸長(zhǎng)量的作用是要求在一次極限的制動(dòng)中能夠滿(mǎn)足閘片的最大磨耗，保證具有足夠的制動(dòng)力；一次調(diào)整量的作用是要求在一次制動(dòng)磨耗之后，夾鉗單元能在下次制動(dòng)前調(diào)整到正常間隙。具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

圖11　各級(jí)空氣壓力下油壓曲線(兩次試驗(yàn)結(jié)果)

圖12　各級(jí)空氣壓力下制動(dòng)輸出力曲線(兩次試驗(yàn)結(jié)果)

表2　樣品氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)車(chē)輛在運(yùn)行中的工況條件，經(jīng)過(guò)車(chē)輛的運(yùn)行參數(shù)計(jì)算，對(duì)制動(dòng)夾鉗單元的一次伸長(zhǎng)量、一次調(diào)整量和緩解間隙進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算求得標(biāo)準(zhǔn)值。通過(guò)對(duì)樣品的相關(guān)參數(shù)的試驗(yàn)驗(yàn)證，證實(shí)產(chǎn)品的各項(xiàng)性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.4停放性能試驗(yàn)

停放性能試驗(yàn)主要是考察帶停放制動(dòng)夾鉗單元的停放制動(dòng)力和最小緩解壓力，停放制動(dòng)力的作用前面已有說(shuō)明，不再贅述；而最小緩解壓力主要考察在制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要求保證在某一個(gè)氣壓下，所有的停放制動(dòng)能夠緩解的能力，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3。

表3　停放性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

停放制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值經(jīng)過(guò)計(jì)算車(chē)輛在最大坡道和最大風(fēng)力下，車(chē)輛在AW3載重下條件下求得；而最小緩解壓力主要是經(jīng)過(guò)計(jì)算停放制動(dòng)輸出力在某一壓力下，能夠克服彈簧停車(chē)大彈簧的作用力以及各種零件產(chǎn)生摩擦阻力，緩解間隙恢復(fù)到正常間隙即0.4～1.7 mm時(shí)所需要的最小空氣壓力。通過(guò)表3實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，制動(dòng)夾鉗單元的停放性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4　結(jié)束語(yǔ)

氣轉(zhuǎn)液制動(dòng)夾鉗單元作為適應(yīng)跨坐式單軌車(chē)輛用獨(dú)特的基礎(chǔ)制動(dòng)產(chǎn)品，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，性能安全穩(wěn)定，空氣轉(zhuǎn)液壓的增壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙的解決了純空氣壓力不能滿(mǎn)足車(chē)輛制動(dòng)要求的問(wèn)題，同時(shí)也能夠滿(mǎn)足車(chē)輛在不同的運(yùn)行工況下的對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)要求，使車(chē)輛能夠安全運(yùn)營(yíng)。

[1]重慶市建設(shè)委員會(huì).GB50458-2008跨坐式單軌交通設(shè)計(jì)規(guī)范[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]劉紹勇.重慶跨坐式單軌車(chē)輛轉(zhuǎn)向架[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2006,(1):5-9.

[3]仲建華.重慶跨坐式單軌交通[J].都市快軌交通,2004,17(5):17-22.

[4]李紅軍.長(zhǎng)春輕軌車(chē)輛的液壓制動(dòng)設(shè)計(jì)原理[J].城市軌道交通研究，2008，(5):57-59.

Research of Pneumatic-hydraulic Braking Clamp Unit Used in Straddle Type Monorail Vehicle

WANG Zhen1, HAN Xiaohui1，2, FAN Guixin1，2， LI Heping1,2, LI Jishan1,2

(1Brake Development Department, Beijing Zongheng Electro-Mechanical Technology Development Company, Beijing 100094, China;2Locomotive & Car Researoh Institute, China Acaderny of Railway Sciences, beijing 100081, China)

According to the special arrangement of urban monorail vehicle bogie, the author illustrated the necessity of pneumatic-hydraulic converter by analyzing the foundation braking requirement of monorail vehicle. In this paper pneumatic-hydraulic braking clamp unit product classification is introduced, and as an example, the structure characteristics and principle of design and calculation of the brake clamp unit with parking brake is illustrated in detail. Furthermore, combined with the pneumatic-hydraulic turbo principle and the vehicle's braking mechanism of hydraulic actuator, the realization process of braking by pneumatic-hydraulic braking clamp unit is analyzed in-depth such as common braking in operation, and parking braking. At last, the critical test items for the product inspection are studied and summarized, to provide reference for the quality control of products.

straddle type monorail vehicle; pneumatic-hydraulic; braking clamp unit

1008-7842 (2016) 01-0108-06

?，工程師，(

2015-08-13)

U239.5

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.01.28

*中國(guó)鐵路總公司科技研究技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目(2014J004-G)；中國(guó)鐵道科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2014YJ046)