關(guān)于動車組空簧壓力問題的分析和對策

曲秋芬　梁建全　朱立強(qiáng)　全德　焦東明

摘要：在生產(chǎn)CRH3動車組過程中，部分空簧落車實測壓力與稱重計算壓力不一致。文章分析了出現(xiàn)該問題的主要原因，提出了相應(yīng)解決方案，對于解決動車組空簧壓力相關(guān)問題具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：CRH3動車組；空簧壓力；稱重計算壓力；動車組制動系統(tǒng)；列車載重 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U266 文章編號：1009-2374（2015）14-0103-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.051

1 概述

動車組制動系統(tǒng)會根據(jù)列車載重情況施加相應(yīng)的制動力。一般情況下，載重越大，需要的制動力越大。列車載重可通過空簧壓力傳感器進(jìn)行測量?？栈蓧毫χ祵τ谂袛嗔熊囍苿铀柚苿恿Φ拇笮∈且粋€很重要的參考值。在列車制動時，制動控制軟件會通過讀取列車空簧的壓力值來判斷車重，從而計算出在該種車重下制動所需的制動力。

2 問題描述

在生產(chǎn)CRH3動車組過程中，出現(xiàn)了個別列車轉(zhuǎn)向架空簧壓力值與稱重計算所得空簧壓力值的偏差超出制動調(diào)試文件規(guī)定的偏差。導(dǎo)致列車在做單車靜態(tài)調(diào)試和整車靜態(tài)調(diào)試時，無法通過制動調(diào)試試驗。

3 問題分析

部分空簧落車實測壓力與稱重計算空簧壓力之間的誤差超出調(diào)試文件中的規(guī)定偏差。對于該問題，首先稱重計算壓力和空簧壓力特性及空簧載重有關(guān)，具體見下面的公式：

稱重計算空簧壓力值=（空簧負(fù)載×9.8）÷2÷1000×空簧壓力特性參數(shù)a+空簧壓力特性參數(shù)b

從上面的公式可以看出，稱重計算壓力同空簧負(fù)載及空簧壓力特性參數(shù)有關(guān)。對CRH3動車組列車不同列數(shù)的同型號車的車重進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)它們的空簧負(fù)載誤差都在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，對空簧壓力值的變化影響不大，但對這些不同列數(shù)的同型號車的空簧壓力值進(jìn)行了實測，發(fā)現(xiàn)它們之間的差值較大，其中有部分實測值已經(jīng)超出調(diào)試文件中規(guī)定的誤差，所以可以初步斷定出現(xiàn)該種問題和所使用空簧的壓力特性有關(guān)。

CRH3動車組列車在生產(chǎn)過程中采用了兩種不同供應(yīng)商生產(chǎn)的空簧：一種是CONTITECH公司生產(chǎn)的空簧；另一種是GMT公司生產(chǎn)的空簧。所以對這兩種空簧壓力特性進(jìn)行了試驗分析，分析如下：

3.1 兩種空氣彈簧載荷—壓力特性分析

根據(jù)對CONTITECH空氣彈簧載荷壓力測試數(shù)據(jù)和已有的GMT空簧載荷壓力數(shù)據(jù)描述了兩種空氣彈簧的載荷—壓力曲線，可見兩種空簧的載荷壓力特性曲線存在差異。

圖1 兩種空簧載荷—壓力曲線

3.2 兩種空氣彈簧載荷壓力特性對比

同一載荷下GMT空氣彈簧壓力值比CONTITECH空氣彈簧壓力值低。以CRH3動車組的3車為例，對不同列的3車空簧壓力進(jìn)行實測對比：3車一位端空簧負(fù)載為95.91631kN，二位端空簧負(fù)載為91.17631kN；調(diào)試文件中對應(yīng)的空簧壓力標(biāo)準(zhǔn)值為：一位端空簧壓力為4.51±0.3bar，二位端空簧壓力為4.3±0.3bar。實測CONTITECH空簧在負(fù)載為95.91631kN時空簧壓力值均大于4.51bar，其中66個超過4.81bar占總數(shù)（120）的55%，實測GMT空簧的壓力值則在計算值范圍內(nèi)，且大部分在4.51±0.1bar之間。在負(fù)載為91.17631kN時（3車二位端空簧負(fù)載）實測CONTITECH空簧壓力值均大于4.3bar，其中46個不在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)占總數(shù)的38.3%，實測GMT的116套空簧全部在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)。3車一、二位端空簧在負(fù)載情況下兩種空簧壓力值見圖2和圖3，圖中縱坐標(biāo)為空簧壓力，單位為bar。

圖2 空簧負(fù)載為95.9631kN時空簧壓力值

圖3 空簧負(fù)載為91.17631kN時空簧壓力值

從上面對兩種空氣彈簧壓力特性的分析可以看出，這兩種空簧的壓力特性差異較大，此為出現(xiàn)部分空簧落車時，實測壓力與稱重計算壓力不一致的根本原因。

4 問題解決

解決空簧壓力超差問題主要有兩個方案：

方案一：將制動軟件中的空簧壓力標(biāo)準(zhǔn)值按照兩種空簧負(fù)載特性的中間趨勢來設(shè)定。

對制動軟件中設(shè)定的空簧壓力標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行調(diào)整。仍以3車為例，將3車一位端（空簧負(fù)載95.91631kN）空簧壓力標(biāo)準(zhǔn)值改為4.65±0.3bar，實測GMT空簧壓力值在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，此時實測CONTITECH空簧壓力值仍有6個不在范圍內(nèi)，占總數(shù)的5%；如果將3車二位端（空簧負(fù)載91.17631kN）空簧壓力標(biāo)準(zhǔn)值改為4.45±0.3bar，實測GMT空簧壓力值在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，此時實測CONTITECH空簧壓力值仍有4個不在范圍內(nèi)，占總數(shù)的3.4%，此前提為在GMT空簧的壓力曲線離散度較低的情況，若其大于給定的數(shù)據(jù)中的離散度將有GMT空簧的壓力值超出壓力范圍。調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)值后情況如圖4：

圖4 修改標(biāo)準(zhǔn)值后

但如果對制動軟件中設(shè)定的空簧壓力標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行這樣的調(diào)整后，可能會存在制動方面的問題?？諝鈴椈蓧毫?biāo)準(zhǔn)值相對目前標(biāo)準(zhǔn)值調(diào)整后（相比目前標(biāo)準(zhǔn)值大）制動軟件根據(jù)讀取的GMT空氣彈簧的壓力值判斷出的車重比實際輕，從而計算出的制動力會小于列車所需的實際制動力，最終結(jié)果導(dǎo)致列車制動力施加不足，列車在規(guī)定制動距離內(nèi)無法完全停下來。對列車的運行存在巨大的安全隱患。所以不能采用此種方案解決空簧壓力

問題。

方案二：制動軟件中的空簧壓力標(biāo)準(zhǔn)值按照GMT空簧負(fù)載特性來設(shè)定。

該方案仍以3車為例，3車一位端（空簧負(fù)載95.91631kN）空簧壓力標(biāo)準(zhǔn)值為4.51±0.3bar，實測所有GMT空簧壓力值都在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)。此時實測CONTITECH空簧壓力值有將近一半超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍。3車二位端（空簧負(fù)載91.17631kN）空簧壓力標(biāo)準(zhǔn)值為4.3±0.3bar，實測所有GMT空簧壓力值都在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)。此時實測CONTITECH空簧壓力值有將近三分之一超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍。但實測的所有超差的CONTITECH空簧壓力值都大于標(biāo)準(zhǔn)空簧壓力值，則制動軟件根據(jù)讀取的CONTITECH空氣彈簧的壓力值判斷出的車重比實際重，從而計算出的制動力會大于列車所需的實際制動力，導(dǎo)致在列車制動過程中會縮短制動距離，對列車的運行更加趨向于安全，所以可以采用此種方案解決空簧壓力

問題。

5 結(jié)語

（1）本文通過分析CRH3動車組空簧壓力超標(biāo)問題，對影響空簧壓力大小的兩個基本因素車輛載重和空簧壓力特性進(jìn)行了分析，確定了導(dǎo)致此問題的原因是由于采用的兩種空簧的空簧壓力特性不同；（2）通過分析制動軟件中的空簧壓力標(biāo)準(zhǔn)值按照GMT空簧負(fù)載特性來設(shè)定，實測GMT空簧壓力完全沒有問題，實測CONTITECH空氣彈簧壓力雖然超標(biāo)，但對于制動的影響是使列車更加趨于運行安全。采用此種方法解決了空簧壓力問題；（3）通過對空簧壓力問題的解決，為動車組制動系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)的設(shè)計積累了寶貴的經(jīng)驗，對動車組類似問題的解決具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：曲秋芬，女，唐山軌道客車有限責(zé)任公司產(chǎn)品研發(fā)中心工程師，工學(xué)碩士，研究方向：軌道車輛研發(fā)

設(shè)計。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）