城際動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)空重車調(diào)整閥性能仿真

程國軍+馬璐+莊國明+馬明

摘要： 為驗(yàn)證城際動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)用空重車調(diào)整閥產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性，縮短開發(fā)周期，用AMESim創(chuàng)建空重車調(diào)整閥仿真模型，并在此基礎(chǔ)上搭建簡化的測試氣路模型.分析反饋室容積、節(jié)流孔孔徑大小和進(jìn)出口環(huán)境等關(guān)鍵因素對(duì)空重車調(diào)整閥動(dòng)態(tài)性能的影響，得到的設(shè)計(jì)尺寸范圍與實(shí)際情況相符.結(jié)果可以為氣動(dòng)閥類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供參考.

關(guān)鍵詞： 動(dòng)車組； 空重車調(diào)整閥； 反饋室； 節(jié)流孔； 氣路模型

中圖分類號(hào)： TH138；U266文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

為滿足快速增長的旅客運(yùn)輸需求，2004年1月國務(wù)院常務(wù)會(huì)議通過《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》，提出建立省會(huì)城市及大中城市間的快速客運(yùn)通道，規(guī)劃“四縱四橫”客運(yùn)專線以及經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和人口稠密地區(qū)城際客運(yùn)系統(tǒng)等.城際鐵路載客量頻繁變化，其空車時(shí)的質(zhì)量與重車時(shí)的質(zhì)量相差很大，因此制動(dòng)時(shí)所需的閘瓦壓力、制動(dòng)力不同.城際動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)滿足城際鐵路制動(dòng)要求，適用于乘客數(shù)量變化較大的城際列車.空重車調(diào)整閥是一種根據(jù)車輛載重變化輸出相應(yīng)制動(dòng)壓力的調(diào)壓閥，在制動(dòng)系統(tǒng)中具有即使空氣彈簧發(fā)生故障，也能保證一定制動(dòng)壓力的安全保障功能；另外，其還具有調(diào)整空載時(shí)的制動(dòng)力和增壓比的功能.當(dāng)發(fā)生緊急制動(dòng)時(shí)，在沖動(dòng)限制范圍內(nèi)，空重車調(diào)整閥可根據(jù)不同載客量調(diào)整相應(yīng)的制動(dòng)壓力，在保證列車運(yùn)行安全的同時(shí)，最大程度地發(fā)揮制動(dòng)系統(tǒng)的作用，縮短緊急制動(dòng)距離.因此，探討影響空重車調(diào)整閥性能的因素具有重要意義.[14]

作為多學(xué)科領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)建模仿真平臺(tái)的AMESim，能夠從元件設(shè)計(jì)出發(fā)，考慮摩擦、油液、氣體本身的特性和環(huán)境溫度等因素，建立部件和系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行仿真和優(yōu)化[5]，在氣壓傳動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛.趙飛[6]、徐志鵬[7]和武鵬飛等[8]利用AMESim解決許多實(shí)際困難.本文選用該仿真軟件對(duì)空重車調(diào)整閥進(jìn)行建模仿真，研究空重車調(diào)整閥的結(jié)構(gòu)，分析影響空重車調(diào)整閥動(dòng)態(tài)性能的內(nèi)在、外在因素.

1空重車調(diào)整閥作用原理

城際動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)簡圖見圖1.在制動(dòng)系統(tǒng)中，空重車調(diào)整閥根據(jù)空氣彈簧壓力輸出對(duì)應(yīng)的可變載重（Variable Load， VL）壓力，通過緊急制動(dòng)電磁閥的通斷控制將緊急制動(dòng)預(yù)控壓力傳遞到中繼閥，經(jīng)中繼閥輸出大流量等壓力值的壓縮空氣，最后經(jīng)盤形制動(dòng)器將制動(dòng)力作用到制動(dòng)盤上，完成制動(dòng)作業(yè).[910]空重車調(diào)整閥根據(jù)車輛載重調(diào)整制動(dòng)壓力，其性能直接決定列車的緊急制動(dòng)性能.在空氣彈簧（Air Spring， AS）壓力低于空車壓力時(shí)輸出恒定VL壓力，在重車時(shí)根據(jù)AS壓力輸出不同VL壓力，其工作過程曲線見圖2.

圖 1城際動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)簡圖

Fig.1Schematic of intercity electric multiple unit

braking system

圖 2空重車調(diào)整閥工作過程示意

Fig.2Schematic of working process of

empty and load adjustment valve

空重車調(diào)整閥在工作過程中有供氣、重疊、排氣和倒流排氣等4個(gè)工作過程，其主要由滾子調(diào)整桿組件、平衡杠桿、AS彈簧、膜板、止回閥、供給閥、節(jié)流孔、反饋室和VL彈簧等組成，見圖3.圖 3空重車調(diào)整閥結(jié)構(gòu)原理

Fig.3Structure principle of empty and load adjustment valve

2氣路仿真模型

2.1AS活塞和VL活塞橡膠膜板參數(shù)提取

在充排氣過程中，活塞的上下移動(dòng)會(huì)帶動(dòng)橡膠膜板上下移動(dòng)，引起橡膠膜板呈錐狀變化，從而導(dǎo)致橡膠膜板的面積變化.可利用橡膠膜板等效作用面積法進(jìn)行處理，將等效截面積作為AMESim模型的輸入條件.橡膠膜板容積變化原理見圖4.

圖 4橡膠膜板面積變化原理

Fig.4Rubber diaphragm area changing principle

根據(jù)圖4可以得到容積公式為ΔV（x）=πR2Δx31+rR+r2R2-πr2Δx（1）即dvdx=πR231+rR+r2R2-πr2（2）由式（2）可知，膜板瞬時(shí)截面積與位移無關(guān)，可以由恒定的等效直徑替代，即πD2eq4=dvdx（3）因此，Deq=4×R231+rR+r2R2-r2（4）式中：V為體積；r為橡膠膜板內(nèi)半徑；Δx為活塞位移；Deq為橡膠膜板等效直徑；R為橡膠膜板外半徑.

由于等效直徑恒定且與膜板的位移無關(guān)，根據(jù)式（3）可得到膜板的等效直徑Deq.對(duì)于VL活塞膜板，R=30.9 mm，r=9.6 mm，計(jì)算得Deq=37.72 mm.對(duì)于AS活塞膜板， AS活塞上膜板與VL活塞膜板一樣，即Deq=37.72 mm；AS活塞下膜板R=26.4 mm，r=8.4 mm計(jì)算得Deq=32.17 mm.

2.2模型建立

在空重車調(diào)整閥處于供氣過程中時(shí)，AS壓力超過預(yù)設(shè)壓力，滾子調(diào)整桿組件與閥蓋相碰撞，在AMESim中可以通過杠桿與彈簧的組合仿真得到這一過程的結(jié)果，其結(jié)構(gòu)仿真模型見圖5，當(dāng)簡化為活塞產(chǎn)生的AS作用力大于或等于AS調(diào)整彈簧力值時(shí)，信號(hào)模型f（x）通過平衡杠桿調(diào)節(jié)VL側(cè)壓力值；此時(shí)杠桿相當(dāng)于一個(gè)剛度很大的彈簧，彈簧的變形量即為平衡杠桿的變形量.

圖 5杠桿模型

Fig.5Lever model

供排氣閥由2部分組成，分別為由供給閥和供給閥襯套組成的供給部以及由供給閥和VL活塞組成的排氣部.閥芯均為供給閥，閥座分別為供排氣閥襯套與VL活塞，其結(jié)構(gòu)見圖6.

圖 6供排氣閥模型

Fig.6Supply and exhaust valve model

在充分考慮結(jié)構(gòu)尺寸、保證空重車調(diào)整閥模型準(zhǔn)確性的前提下，逐步驗(yàn)證杠桿作用、供給、排氣、空重車調(diào)整模塊等功能的正確性.空重車調(diào)整閥模型見圖7.

圖 7空重車調(diào)整閥模型

Fig.7Empty and load adjustment valve model

3仿真結(jié)果

由于外部模型與空重車調(diào)整閥模型相結(jié)合使得模型變大，因此對(duì)空重車調(diào)整閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)配置一個(gè)超級(jí)元件.根據(jù)空重車調(diào)整閥使用要求搭建測試氣路模型進(jìn)行仿真計(jì)算以確保模型的準(zhǔn)確性，其整體測試氣路連接模型見圖8.通過信號(hào)模塊控制旋塞的通斷控制氣路，通過調(diào)整閥調(diào)節(jié)AS1和AS2輸入側(cè)的壓力，從而利用測試氣路模型對(duì)VL與AS的壓力關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，其VL輸出壓力與AS輸入壓力的關(guān)系見圖9.測試方法如下：

1）供給靈敏度.按上升方向調(diào)整AS壓力，將VL壓力按上升方向設(shè)定為定壓，在穩(wěn)定后，緩慢降低VL壓力，測定VL壓力停止下降時(shí)的下降量.

2）排氣靈敏度.按下降方向調(diào)整AS壓力，將VL壓力按下降方向設(shè)定為定壓，緩慢增加VL壓力，測定VL壓力停止上升時(shí)的壓力上升量.

3）AS靈敏度VL供給.按上升方向調(diào)整AS壓力，將VL壓力按上升方向設(shè)定為定壓，緩慢增加AS壓力，測定VL壓力開始上升時(shí)AS壓力上升量.

4）AS靈敏度VL排氣.按下降方向調(diào)整AS壓力，將VL壓力按下降方向設(shè)定為定壓，緩慢降低AS壓力，測定VL壓力開始下降時(shí)AS壓力的下降量.

5）過充氣靈敏度.按上升方向調(diào)整AS壓力，將VL壓力按上升方向設(shè)定為定壓，此時(shí)壓力為A.切斷SR壓力，然后緩慢將VL壓力降低35 kPa，再迅速接通SR壓力，測定此時(shí)VL壓力為B.測定從A到B的上升量.

6）滯后特性要求.打開旋塞接通13L風(fēng)缸，將AS壓力緩慢上升，測定3個(gè)AS壓力對(duì)應(yīng)的VL壓力值，然后緩慢下降，測定3個(gè)AS壓力對(duì)應(yīng)的VL壓力值.分別測量上升、下降時(shí)與3個(gè)AS壓力對(duì)應(yīng)的VL壓力之差.

7）逆流作用要求（空車和重車2種情況）.設(shè)定AS壓力值，確認(rèn)VL壓力，然后切斷SR壓力，將SR壓力降為0，測量此時(shí)的VL壓力.

8）容量試驗(yàn).調(diào)整AS壓力，將VL壓力設(shè)定為定壓后，將VL輸出到13L風(fēng)缸，測定風(fēng)缸壓力從0到345 kPa的上升時(shí)間.

其靈敏度、滯后特性、逆流排氣作用和容量測試符合空重車調(diào)整閥使用要求，模型計(jì)算結(jié)果見表1.根據(jù)表1分析影響空重車調(diào)整閥性能的主要因素.

圖 8空重車調(diào)整閥測試氣路模型

Fig.8Pneumatic test model of empty and load

adjustment valve

圖 9輸入輸出特性曲線

Fig.9Inputoutput characteristic curve表 1模型計(jì)算結(jié)果

Tab.1Calculated results of model性能要求值仿真值供給靈敏度15 kPa以下1 kPa排氣靈敏度25 kPa以下12.5 kPaAS靈敏度VL供給15 kPa以下 11.5 kPaAS靈敏度VL排氣25 kPa以下1 kPa過度充氣靈敏度20 kPa以下1 kPa滯后特性0～35 kPa 26.8 kPa逆流作用15 kPa以下0逆流作用25 kPa以下0供給容量3.5 s以下2.5 s

3.1反饋室腔體對(duì)VL輸出壓力的影響

空重車調(diào)整閥VL輸出壓力作為預(yù)控壓力直接作用到中繼閥，其反饋室體積的大小直接影響VL輸出壓力，從而影響緊急制動(dòng)壓力的穩(wěn)定性，因此需分析空重車調(diào)整閥反饋室體積大小對(duì)整閥性能的影響.

根據(jù)圖7空重車調(diào)整閥模型，反饋室體積分別取0.012，0.002，0.300，0.400和0.500 L，在AS壓力上升和下降過程中，得出VL輸出壓力隨時(shí)間變化曲線見圖10.

圖 10反饋室對(duì)VL輸出壓力的影響

Fig.10Effect of feedback chamber on VL output pressure

由圖10可知：反饋室體積大小影響VL輸出壓力穩(wěn)定值大小和穩(wěn)定時(shí)間；反饋室體積在0.200 L以下時(shí)，VL輸出壓力無過充和過排現(xiàn)象，反饋室體積大于0.200 L時(shí)，VL輸出壓力穩(wěn)定前會(huì)有跳動(dòng)現(xiàn)象以及過充和過排現(xiàn)象，且反饋室體積越大，VL空車輸出壓力的跳動(dòng)越大，過充和過排時(shí)間越長.由此可見，結(jié)合空重車調(diào)整閥的結(jié)構(gòu)，反饋室的體積應(yīng)在0.200 L以下.

3.2節(jié)流孔孔徑對(duì)VL輸出壓力的影響

考慮到反饋室內(nèi)節(jié)流孔孔徑大小會(huì)影響VL輸出壓力的穩(wěn)定性，對(duì)圖7空重車調(diào)整閥仿真模型節(jié)流孔孔徑分別取1.0，1.5，2.0和4.0 mm進(jìn)行仿真計(jì)算，分析AS在壓力上升和下降過程中對(duì)VL輸出壓力的影響，得到VL輸出壓力隨時(shí)間變化曲線見圖11.對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)節(jié)流孔孔徑分別為1.0和1.5 mm時(shí)，VL輸出壓力有過充現(xiàn)象，孔徑1.5 mm時(shí)VL輸出壓力的過充持續(xù)時(shí)間小；當(dāng)節(jié)流孔孔徑分別為2.0和4.0 mm時(shí)，VL輸出壓力穩(wěn)定，無過充和過排現(xiàn)象；在AS壓力上升時(shí)節(jié)流孔孔徑為1.0和1.5 mm對(duì)應(yīng)的VL輸出穩(wěn)定壓力比2.0和4.0 mm對(duì)應(yīng)的VL輸出穩(wěn)定壓力高，即節(jié)流孔孔徑為1.0和1.5 mm時(shí)調(diào)整閥性能差.綜上所述，節(jié)流孔孔徑應(yīng)優(yōu)選2.0～4.0 mm.

圖 11節(jié)流孔對(duì)VL輸出壓力的影響

Fig.11Effect of throttle hole on VL output pressure

3.2進(jìn)出口環(huán)境對(duì)空重車調(diào)整閥輸出壓力的影響

在實(shí)際制動(dòng)系統(tǒng)中，空重車調(diào)整閥的AS輸入側(cè)有節(jié)流孔以保證空簧壓力穩(wěn)定，空重車調(diào)整閥的VL輸出壓力與中繼閥的通斷會(huì)改變VL輸出側(cè)體積的大小.因此，從AS輸入側(cè)節(jié)流孔孔徑大小和VL輸出側(cè)體積大小2方面仿真分析VL的壓力值變化，其仿真模型見圖12.

圖 12空重車調(diào)整閥超級(jí)模塊模型

Fig.12Supermodule model of empty and load

adjustment valve

3.3.1AS輸入側(cè)節(jié)流孔的影響

取節(jié)流孔孔徑分別為0.5，1.0，2.0和3.0 mm，仿真分析VL輸出壓力隨AS輸入壓力的變化.AS輸入調(diào)整壓力曲線見圖13，AS側(cè)節(jié)流孔孔徑大小對(duì)VL輸出側(cè)壓力變化的影響見圖14.由圖13和14可知：AS輸入壓力在VL輸出壓力穩(wěn)定后下降30 kPa左右時(shí)VL輸出壓力下降量較小，即AS輸入側(cè)節(jié)流孔具有保證VL輸出壓力的穩(wěn)定性的功能，從而防止因AS輸入側(cè)壓力波動(dòng)影響VL壓力波動(dòng)，確保制動(dòng)壓力的穩(wěn)定性；節(jié)流孔孔徑越小，VL輸出壓力越穩(wěn)定，節(jié)流孔徑在0.5～2.0 mm范圍內(nèi)時(shí)，VL輸出壓力波動(dòng)在2 kPa以內(nèi)，但是節(jié)流孔徑為0.5 mm時(shí)，VL輸出壓力的充氣穩(wěn)定時(shí)間長.綜上所述，AS輸入側(cè)節(jié)流孔孔徑優(yōu)選1.0～2.0 mm.

圖 13AS輸入調(diào)整壓力曲線

Fig.13Curve of AS input pressure for adjustment

圖 14AS側(cè)節(jié)流孔對(duì)VL輸出壓力的影響

Fig.14Effect of AS throttle hole on VL output pressure

3.3.2VL輸出側(cè)的影響

VL輸出側(cè)體積大小影響最終制動(dòng)壓力的大小以及達(dá)到最終穩(wěn)定壓力的時(shí)間，從而影響制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性能.

為確保VL輸出側(cè)體積大小變化不影響制動(dòng)控制裝置的制動(dòng)性能，根據(jù)圖12模型分別取VL輸出側(cè)風(fēng)缸體積為0.1，0.9，3.0，6.0，12.0，24.0和36.0 L進(jìn)行計(jì)算分析，得到不同體積風(fēng)缸的VL輸出壓力時(shí)間曲線見圖15，可知：風(fēng)缸體積越大，VL輸出穩(wěn)定壓力越小，達(dá)到穩(wěn)定壓力的時(shí)間越長；0.1 L與36.0 L風(fēng)缸對(duì)應(yīng)VL輸出壓力相差10 kPa左右，0.1 L與3.0 L對(duì)應(yīng)的 VL輸出穩(wěn)定壓力相差不到0.5 kPa，12.0 L與36.0 L風(fēng)缸對(duì)應(yīng)的VL輸出穩(wěn)定壓力只相差1 kPa左右.在實(shí)際制動(dòng)系統(tǒng)環(huán)境中，VL輸出側(cè)的體積約為0.2 L，體積變化不大于0.2 L，因此VL輸出側(cè)體積大小的變化不影響VL輸出側(cè)壓力，能保證城際動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)壓力的穩(wěn)定性.

圖 15風(fēng)缸對(duì)VL輸出壓力的影響

Fig.15Effect of air cylinder on VL output pressure4結(jié)論

利用AMESim對(duì)空重車調(diào)整閥進(jìn)行建模仿真，針對(duì)腔體容積、節(jié)流孔孔徑等內(nèi)外部因素對(duì)閥體性能的影響深入分析，得出以下結(jié)論：1）反饋室體積應(yīng)在0.2 L以下；2）反饋室處節(jié)流孔孔徑應(yīng)優(yōu)選2.0～4.0 mm；3）AS輸入側(cè)節(jié)流孔孔徑優(yōu)先選為1.0～2.0 mm.

通過分析閥體結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境的影響，為空重車調(diào)整閥的應(yīng)用提供理論依據(jù)，結(jié)果與實(shí)際情況相符，縮短研發(fā)周期，同時(shí)也為同類氣壓機(jī)械閥的建模仿真設(shè)計(jì)提供參考.參考文獻(xiàn)：

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（編輯 武曉英）

圖 12空重車調(diào)整閥超級(jí)模塊模型

Fig.12Supermodule model of empty and load

adjustment valve

3.3.1AS輸入側(cè)節(jié)流孔的影響

取節(jié)流孔孔徑分別為0.5，1.0，2.0和3.0 mm，仿真分析VL輸出壓力隨AS輸入壓力的變化.AS輸入調(diào)整壓力曲線見圖13，AS側(cè)節(jié)流孔孔徑大小對(duì)VL輸出側(cè)壓力變化的影響見圖14.由圖13和14可知：AS輸入壓力在VL輸出壓力穩(wěn)定后下降30 kPa左右時(shí)VL輸出壓力下降量較小，即AS輸入側(cè)節(jié)流孔具有保證VL輸出壓力的穩(wěn)定性的功能，從而防止因AS輸入側(cè)壓力波動(dòng)影響VL壓力波動(dòng)，確保制動(dòng)壓力的穩(wěn)定性；節(jié)流孔孔徑越小，VL輸出壓力越穩(wěn)定，節(jié)流孔徑在0.5～2.0 mm范圍內(nèi)時(shí)，VL輸出壓力波動(dòng)在2 kPa以內(nèi)，但是節(jié)流孔徑為0.5 mm時(shí)，VL輸出壓力的充氣穩(wěn)定時(shí)間長.綜上所述，AS輸入側(cè)節(jié)流孔孔徑優(yōu)選1.0～2.0 mm.

圖 13AS輸入調(diào)整壓力曲線

Fig.13Curve of AS input pressure for adjustment

圖 14AS側(cè)節(jié)流孔對(duì)VL輸出壓力的影響

Fig.14Effect of AS throttle hole on VL output pressure

3.3.2VL輸出側(cè)的影響

VL輸出側(cè)體積大小影響最終制動(dòng)壓力的大小以及達(dá)到最終穩(wěn)定壓力的時(shí)間，從而影響制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性能.

為確保VL輸出側(cè)體積大小變化不影響制動(dòng)控制裝置的制動(dòng)性能，根據(jù)圖12模型分別取VL輸出側(cè)風(fēng)缸體積為0.1，0.9，3.0，6.0，12.0，24.0和36.0 L進(jìn)行計(jì)算分析，得到不同體積風(fēng)缸的VL輸出壓力時(shí)間曲線見圖15，可知：風(fēng)缸體積越大，VL輸出穩(wěn)定壓力越小，達(dá)到穩(wěn)定壓力的時(shí)間越長；0.1 L與36.0 L風(fēng)缸對(duì)應(yīng)VL輸出壓力相差10 kPa左右，0.1 L與3.0 L對(duì)應(yīng)的 VL輸出穩(wěn)定壓力相差不到0.5 kPa，12.0 L與36.0 L風(fēng)缸對(duì)應(yīng)的VL輸出穩(wěn)定壓力只相差1 kPa左右.在實(shí)際制動(dòng)系統(tǒng)環(huán)境中，VL輸出側(cè)的體積約為0.2 L，體積變化不大于0.2 L，因此VL輸出側(cè)體積大小的變化不影響VL輸出側(cè)壓力，能保證城際動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)壓力的穩(wěn)定性.

圖 15風(fēng)缸對(duì)VL輸出壓力的影響

Fig.15Effect of air cylinder on VL output pressure4結(jié)論

利用AMESim對(duì)空重車調(diào)整閥進(jìn)行建模仿真，針對(duì)腔體容積、節(jié)流孔孔徑等內(nèi)外部因素對(duì)閥體性能的影響深入分析，得出以下結(jié)論：1）反饋室體積應(yīng)在0.2 L以下；2）反饋室處節(jié)流孔孔徑應(yīng)優(yōu)選2.0～4.0 mm；3）AS輸入側(cè)節(jié)流孔孔徑優(yōu)先選為1.0～2.0 mm.

通過分析閥體結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境的影響，為空重車調(diào)整閥的應(yīng)用提供理論依據(jù)，結(jié)果與實(shí)際情況相符，縮短研發(fā)周期，同時(shí)也為同類氣壓機(jī)械閥的建模仿真設(shè)計(jì)提供參考.參考文獻(xiàn)：

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（編輯 武曉英）

圖 12空重車調(diào)整閥超級(jí)模塊模型

Fig.12Supermodule model of empty and load

adjustment valve

3.3.1AS輸入側(cè)節(jié)流孔的影響

取節(jié)流孔孔徑分別為0.5，1.0，2.0和3.0 mm，仿真分析VL輸出壓力隨AS輸入壓力的變化.AS輸入調(diào)整壓力曲線見圖13，AS側(cè)節(jié)流孔孔徑大小對(duì)VL輸出側(cè)壓力變化的影響見圖14.由圖13和14可知：AS輸入壓力在VL輸出壓力穩(wěn)定后下降30 kPa左右時(shí)VL輸出壓力下降量較小，即AS輸入側(cè)節(jié)流孔具有保證VL輸出壓力的穩(wěn)定性的功能，從而防止因AS輸入側(cè)壓力波動(dòng)影響VL壓力波動(dòng)，確保制動(dòng)壓力的穩(wěn)定性；節(jié)流孔孔徑越小，VL輸出壓力越穩(wěn)定，節(jié)流孔徑在0.5～2.0 mm范圍內(nèi)時(shí)，VL輸出壓力波動(dòng)在2 kPa以內(nèi)，但是節(jié)流孔徑為0.5 mm時(shí)，VL輸出壓力的充氣穩(wěn)定時(shí)間長.綜上所述，AS輸入側(cè)節(jié)流孔孔徑優(yōu)選1.0～2.0 mm.

圖 13AS輸入調(diào)整壓力曲線

Fig.13Curve of AS input pressure for adjustment

圖 14AS側(cè)節(jié)流孔對(duì)VL輸出壓力的影響

Fig.14Effect of AS throttle hole on VL output pressure

3.3.2VL輸出側(cè)的影響

VL輸出側(cè)體積大小影響最終制動(dòng)壓力的大小以及達(dá)到最終穩(wěn)定壓力的時(shí)間，從而影響制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)性能.

為確保VL輸出側(cè)體積大小變化不影響制動(dòng)控制裝置的制動(dòng)性能，根據(jù)圖12模型分別取VL輸出側(cè)風(fēng)缸體積為0.1，0.9，3.0，6.0，12.0，24.0和36.0 L進(jìn)行計(jì)算分析，得到不同體積風(fēng)缸的VL輸出壓力時(shí)間曲線見圖15，可知：風(fēng)缸體積越大，VL輸出穩(wěn)定壓力越小，達(dá)到穩(wěn)定壓力的時(shí)間越長；0.1 L與36.0 L風(fēng)缸對(duì)應(yīng)VL輸出壓力相差10 kPa左右，0.1 L與3.0 L對(duì)應(yīng)的 VL輸出穩(wěn)定壓力相差不到0.5 kPa，12.0 L與36.0 L風(fēng)缸對(duì)應(yīng)的VL輸出穩(wěn)定壓力只相差1 kPa左右.在實(shí)際制動(dòng)系統(tǒng)環(huán)境中，VL輸出側(cè)的體積約為0.2 L，體積變化不大于0.2 L，因此VL輸出側(cè)體積大小的變化不影響VL輸出側(cè)壓力，能保證城際動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)壓力的穩(wěn)定性.

圖 15風(fēng)缸對(duì)VL輸出壓力的影響

Fig.15Effect of air cylinder on VL output pressure4結(jié)論

利用AMESim對(duì)空重車調(diào)整閥進(jìn)行建模仿真，針對(duì)腔體容積、節(jié)流孔孔徑等內(nèi)外部因素對(duì)閥體性能的影響深入分析，得出以下結(jié)論：1）反饋室體積應(yīng)在0.2 L以下；2）反饋室處節(jié)流孔孔徑應(yīng)優(yōu)選2.0～4.0 mm；3）AS輸入側(cè)節(jié)流孔孔徑優(yōu)先選為1.0～2.0 mm.

通過分析閥體結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境的影響，為空重車調(diào)整閥的應(yīng)用提供理論依據(jù)，結(jié)果與實(shí)際情況相符，縮短研發(fā)周期，同時(shí)也為同類氣壓機(jī)械閥的建模仿真設(shè)計(jì)提供參考.參考文獻(xiàn)：

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WANG Feng， MA Lu， ZHU Xinyu， et al. The characteristic simulation analysis on relay valve of high speed EMU air braking system[J]. Fluid Machinery， 2013， 41（4）： 4346.

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SUN Jiwu， REN Lihui， WU Zhimin， et al. Optimization on throttle hole of FD1 relay valve of CRH2 EMU air braking system[J]. Comput Aided Eng， 2011， 20（4）： 1014.

（編輯 武曉英）