賀 佳 李錦輝 謝啟明 李開曄

（1.國(guó)能包神鐵路集團(tuán)有限責(zé)任公司科技信息部，內(nèi)蒙古 包頭 014014；2.中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412001；3.大功率交流傳動(dòng)電力機(jī)車系統(tǒng)集成國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 株洲 412001；4.軌道車輛制動(dòng)技術(shù)湖南省工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 株洲 412001；5.中車制動(dòng)系統(tǒng)有限公司，山東 青島 266114）

0 引言

重載技術(shù)是鐵路技術(shù)發(fā)展方向之一，而機(jī)車重聯(lián)是實(shí)現(xiàn)重載技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，機(jī)車重聯(lián)即兩臺(tái)或多臺(tái)機(jī)車連接在一起組成重聯(lián)機(jī)車運(yùn)用。國(guó)內(nèi)主型機(jī)車制動(dòng)機(jī)均通過設(shè)置平均管來實(shí)現(xiàn)重聯(lián)機(jī)車的制動(dòng)缸壓力控制，本務(wù)機(jī)車（以下簡(jiǎn)稱“本機(jī)”）控制并輸出平均管壓力，補(bǔ)機(jī)接收平均管壓力，并根據(jù)接收的平均管壓力，通過作用閥進(jìn)行流量放大后，控制補(bǔ)機(jī)制動(dòng)缸壓力。目前，國(guó)內(nèi)主型電力機(jī)車的制動(dòng)機(jī)主要有DK-2型機(jī)車制動(dòng)機(jī)、CCBⅡ型機(jī)車制動(dòng)機(jī)和Eurotrol型機(jī)車制動(dòng)機(jī)3種，這3種制動(dòng)機(jī)的平均管壓力控制原理均不一樣，本文將對(duì)這3種制動(dòng)機(jī)的平均管壓力控制原理進(jìn)行介紹和分析，對(duì)下一代機(jī)車制動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)有著一定的啟發(fā)作用。

1 DK-2型機(jī)車制動(dòng)機(jī)平均管壓力控制原理

1.1 本機(jī)平均管壓力控制

如圖1所示，DK-2型機(jī)車制動(dòng)機(jī)在本機(jī)狀態(tài)下，自動(dòng)制動(dòng)時(shí)，電子分配閥根據(jù)列車管減壓量計(jì)算出制動(dòng)缸的預(yù)控壓力值，輸出制動(dòng)缸預(yù)控壓力至切換閥；同時(shí)，空氣分配閥也根據(jù)列車管減壓量輸出對(duì)應(yīng)的作用風(fēng)缸壓力至切換閥。

圖1 DK-2制動(dòng)機(jī)本機(jī)平均管壓力控制

此時(shí)，切換閥輸出電子分配閥的壓力至作用閥預(yù)控腔室和作用管，而作用管至重聯(lián)閥的氣路被截止，作用閥輸出與制動(dòng)缸預(yù)控壓力相等的大流量壓力，經(jīng)空電聯(lián)鎖閥后，作用閥輸出的壓力到達(dá)比較閥，比較閥輸出緊急旁路和作用閥的輸出壓力中較大的壓力至Ⅰ架制動(dòng)缸、Ⅱ架制動(dòng)缸以及重聯(lián)閥。此時(shí)，在本機(jī)狀態(tài)下重聯(lián)閥連通制動(dòng)缸管和平均管，作用閥或緊急旁路控制輸出的壓力經(jīng)重聯(lián)閥輸出至平均管，平均管壓力與制動(dòng)缸壓力相等，平均管壓力由控制制動(dòng)缸壓力的作用閥或緊急旁路控制[1-2]。

單獨(dú)制動(dòng)時(shí)，由電子分配閥輸出與單獨(dú)制動(dòng)指令相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)缸預(yù)控壓力至切換閥，切換閥輸出制動(dòng)缸預(yù)控壓力至作用閥預(yù)控腔室，作用閥輸出與制動(dòng)缸預(yù)控壓力相等的大流量壓力，經(jīng)空電聯(lián)鎖閥后，作用閥輸出的壓力到達(dá)比較閥，比較閥輸出緊急旁路和作用閥的輸出壓力中較大的壓力至Ⅰ架制動(dòng)缸、Ⅱ架制動(dòng)缸以及重聯(lián)閥。此時(shí)，在本機(jī)狀態(tài)下重聯(lián)閥連通制動(dòng)缸管和平均管，作用閥或緊急旁路控制輸出的壓力經(jīng)重聯(lián)閥輸出至平均管，平均管壓力與制動(dòng)缸壓力相等，平均管壓力由控制制動(dòng)缸壓力的作用閥或緊急旁路控制[1-2]。

1.2 補(bǔ)機(jī)平均管壓力控制

如圖2所示，DK-2型機(jī)車制動(dòng)機(jī)在補(bǔ)機(jī)狀態(tài)下，補(bǔ)機(jī)接收平均管的壓力，此時(shí)重聯(lián)閥連通平均管和作用管，制動(dòng)缸管被截止[1-2]。平均管的壓力經(jīng)作用管進(jìn)入作用閥的預(yù)控腔室，作用閥輸出與平均管壓力相等的大流量壓力，經(jīng)空電聯(lián)鎖閥后，作用閥輸出的壓力到達(dá)比較閥，比較閥輸出緊急旁路和作用閥的輸出壓力中較大的壓力至Ⅰ架制動(dòng)缸、Ⅱ架制動(dòng)缸以及重聯(lián)閥。此時(shí)制動(dòng)缸管被截止，補(bǔ)機(jī)輸出的Ⅰ架制動(dòng)缸、Ⅱ架制動(dòng)缸壓力由平均管壓力控制。

圖2 DK-2制動(dòng)機(jī)補(bǔ)機(jī)平均管壓力控制

2 CCBⅡ型機(jī)車制動(dòng)機(jī)平均管壓力控制原理

2.1 本機(jī)平均管壓力控制

CCBⅡ型機(jī)車制動(dòng)機(jī)是按模塊化設(shè)計(jì)的分布式網(wǎng)絡(luò)控制電空制動(dòng)機(jī)，制動(dòng)機(jī)內(nèi)部有專門的20CP模塊控制平均管壓力。如圖3所示，CCBⅡ型機(jī)車制動(dòng)機(jī)在本機(jī)狀態(tài)下，20CP模塊根據(jù)列車管減壓量和/或制動(dòng)手柄的命令，控制平均管預(yù)控部件輸出平均管預(yù)控壓力至平均管作用閥，平均管作用閥根據(jù)預(yù)控壓力輸出大流量的空氣壓力，輸出的壓力經(jīng)平均管遮斷閥（本機(jī)時(shí)平均管遮斷閥為打開狀態(tài)）后，輸出至平均管[3]，平均管壓力由20CP模塊獨(dú)立控制。

圖3 CCBⅡ制動(dòng)機(jī)本機(jī)平均管壓力控制

2.2 補(bǔ)機(jī)平均管壓力控制

如圖4所示，CCBⅡ型機(jī)車制動(dòng)機(jī)在補(bǔ)機(jī)狀態(tài)下，通過平均管接收平均管的壓力，平均管壓力經(jīng)比較閥進(jìn)入作用閥預(yù)控腔室，作用閥輸出與預(yù)控腔室壓力相等的大流量壓力至Ⅰ架制動(dòng)缸、Ⅱ架制動(dòng)缸[3]，從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)機(jī)制動(dòng)缸壓力由平均管控制的功能。

圖4 CCBⅡ制動(dòng)機(jī)補(bǔ)機(jī)平均管壓力控制

3 Eurotrol型機(jī)車制動(dòng)機(jī)平均管壓力控制原理

3.1 本機(jī)平均管壓力控制

如圖5所示，Eurotrol型機(jī)車制動(dòng)機(jī)在本機(jī)狀態(tài)下，自動(dòng)制動(dòng)時(shí)，電子分配閥根據(jù)列車管減壓量計(jì)算出制動(dòng)缸的預(yù)控壓力值，輸出制動(dòng)缸預(yù)控壓力至切換閥；同時(shí)，空氣分配閥也根據(jù)列車管減壓量輸出對(duì)應(yīng)的作用風(fēng)缸壓力至切換閥。此時(shí)，切換閥輸出電子分配閥的壓力至比較閥2。由于處于本機(jī)狀態(tài)，平均管切換閥不輸出平均管壓力至比較閥2，比較閥2輸出電子分配閥的壓力至作用閥和比較閥3。作用閥輸出與預(yù)控腔室壓力相等的大流量壓力至Ⅰ架制動(dòng)缸、Ⅱ架制動(dòng)缸。比較閥3輸出電子分配閥和來自單獨(dú)預(yù)控部件的單獨(dú)制動(dòng)預(yù)控壓力中較大的壓力至平均管作用閥預(yù)控腔室，平均管作用閥經(jīng)平均管切換閥輸出平均管壓力[4]。

圖5 Eurotrol型制動(dòng)機(jī)本機(jī)平均管壓力控制

單獨(dú)制動(dòng)時(shí)，單獨(dú)預(yù)控部件直接輸出單獨(dú)制動(dòng)預(yù)控壓力至比較閥3，比較閥3輸出單獨(dú)制動(dòng)預(yù)控壓力至平均管作用閥預(yù)控腔室，平均管作用閥經(jīng)平均管切換閥輸出平均管壓力[4]。

平均管壓力由單獨(dú)的平均管作用閥和平均管切換閥控制。

3.2 補(bǔ)機(jī)平均管壓力控制

如圖6所示，Eurotrol型機(jī)車制動(dòng)機(jī)在補(bǔ)機(jī)狀態(tài)下，平均管切換閥切斷平均管作用閥輸出，導(dǎo)通平均管至比較閥2的氣路。此時(shí)，平均管的壓力可輸入至比較閥2，經(jīng)比較閥2后，進(jìn)入作用閥預(yù)控腔室和比較閥3。作用閥輸出與預(yù)控腔室壓力相等的大流量壓力至Ⅰ架制動(dòng)缸、Ⅱ架制動(dòng)缸[4]，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)機(jī)制動(dòng)缸壓力由平均管控制的功能。

圖6 Eurotrol型制動(dòng)機(jī)補(bǔ)機(jī)平均管壓力控制

4 各平均管壓力控制原理優(yōu)點(diǎn)總結(jié)

目前，DK-2型機(jī)車制動(dòng)機(jī)、CCBⅡ型機(jī)車制動(dòng)機(jī)和Eurotrol型機(jī)車制動(dòng)機(jī)的平均管壓力控制原理各有優(yōu)點(diǎn)：

（1）DK-2型機(jī)車制動(dòng)機(jī)的平均管壓力控制直接由制動(dòng)缸完成，平均管壓力控制比較簡(jiǎn)單，參與壓力控制的部件較少，缺點(diǎn)在于重聯(lián)機(jī)車的單元增加后，由于平均管的長(zhǎng)度增加，平均管容積變大，平均管的壓力響應(yīng)將會(huì)變慢。

（2）CCBⅡ型機(jī)車制動(dòng)機(jī)的平均管壓力控制由專門的模塊控制，壓力控制較精確，且平均管壓力控制與制動(dòng)缸完全獨(dú)立，可靠性較高。此外，在多節(jié)機(jī)車重聯(lián)時(shí)，平均管的壓力同步性較好。

（3）Eurotrol型機(jī)車制動(dòng)機(jī)的平均管壓力控制由專門的平均管作用閥和平均管切換閥控制，完全由氣路和閥類部件實(shí)現(xiàn)，控制方面較簡(jiǎn)單。此外，由于設(shè)置了專門的平均管作用閥，在多節(jié)機(jī)車重聯(lián)時(shí)，平均管的壓力同步性較好。