貨物列車制動(dòng)主管定壓研究*

楊 欣，王京波，段明民，姚小沛

（中國鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車車輛研究所，北京100081）

綜合技術(shù)研究

貨物列車制動(dòng)主管定壓研究*

楊 欣，王京波，段明民，姚小沛

（中國鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車車輛研究所，北京100081）

本文回顧了貨物列車制動(dòng)主管兩種定壓形成的歷史成因，分析了兩種主管定壓給現(xiàn)場運(yùn)用、車輛設(shè)計(jì)等方面帶來的問題，分析了統(tǒng)一制動(dòng)主管定壓的必要性和可行性，并從制動(dòng)黏著、循環(huán)制動(dòng)充風(fēng)性能及緊急制動(dòng)性能3方面研究了兩種定壓貨車的制動(dòng)性能，最終提出了統(tǒng)一制動(dòng)主管定壓的建議。

貨物列車；主管定壓

《鐵路技術(shù)管理規(guī)程（普速鐵路部分）》（TG/01-2014）中規(guī)定：“旅客列車、特快及快速貨物列車自動(dòng)制動(dòng)機(jī)主管壓力為600 kPa；其他列車為500 kPa。長大下坡道區(qū)段及重載列車自動(dòng)制動(dòng)機(jī)主管壓力，由鐵路局根據(jù)管內(nèi)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果和列車實(shí)際操縱需要可提高至600 kPa”。依據(jù)這一規(guī)定，部分鐵路局的貨物列車在某些區(qū)段的制動(dòng)主管壓力采用600 kPa，目的是通過提高主管定壓提高制動(dòng)力，藉以提高列車在長大下坡道區(qū)段循環(huán)制動(dòng)的能力。這種用途客觀上造成了貨物列車兩種主管壓力并存的局面。

從兩種主管定壓形成的原因、帶來的問題入手，分析統(tǒng)一主管定壓的必要性與可行性，并從制動(dòng)黏著分析、初充風(fēng)及再充風(fēng)性能、緊急制動(dòng)性能等方面對(duì)兩種主管壓的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并提出統(tǒng)一制動(dòng)主管定壓的建議。

1　貨物列車兩種定壓的歷史成因

解放初期至1957年，我國客、貨列車制動(dòng)主管定壓均為500 kPa。1958年，隨著鐵路貨運(yùn)量上升，為了解決貨運(yùn)運(yùn)力不足的問題，當(dāng)時(shí)要求貨車普遍增載，其中載重20 t的車輛增載10%，載重20t至45t的車輛增載20%，載重50 t的車輛增載30%。

1.1當(dāng)時(shí)貨車的技術(shù)水平

當(dāng)時(shí)貨車的技術(shù)水平相對(duì)較低：

（1）制動(dòng)機(jī)：貨車制動(dòng)機(jī)普遍采用K1、K2型三通閥，1959年新造車開始采用GK閥；在當(dāng)時(shí)機(jī)車制動(dòng)機(jī)的操縱下，貨物列車普遍不起緊急制動(dòng)作用。

（2）閘瓦：貨車閘瓦普遍采用灰鑄鐵閘瓦，其摩擦系數(shù)低于中磷鑄鐵閘瓦；其耐磨性差，在坡道上長時(shí)間制動(dòng)時(shí)，閘瓦磨耗快，制動(dòng)缸活塞行程隨之延長，制動(dòng)力衰減，需多次追加減壓，保持制動(dòng)缸壓力。

（3）整車制動(dòng)力：在使用GK閥之前，貨物列車無空重車調(diào)整裝置，每百噸列車質(zhì)量的閘瓦壓力約18t，貨車不起緊急制動(dòng)作用時(shí)的每百噸列車質(zhì)量的閘瓦壓力只有16t，重車制動(dòng)力不足，以至載重50t貨車曾采用2套K2制動(dòng)機(jī)，空車用1套，1959年進(jìn)行《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（簡稱：《技規(guī)》）試驗(yàn)，提高到22t（提高舊車制動(dòng)倍率，新車采用G K制動(dòng)機(jī)）。

（4）閘調(diào)器：無閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器。

（5）制動(dòng)缸：為非密封式制動(dòng)缸，坡道上制動(dòng)保壓時(shí)制動(dòng)力衰減，需多次追加減壓，以保持制動(dòng)缸壓力。

除貨車技術(shù)水平較低外，當(dāng)時(shí)的機(jī)車無動(dòng)力制動(dòng)力或制動(dòng)力較弱，只能依靠貨車的制動(dòng)力保證列車下坡安全。多次循環(huán)制動(dòng)，尤其是大減壓量循環(huán)制動(dòng)時(shí)，易造成列車充風(fēng)不足，導(dǎo)致列車制動(dòng)力衰減。

1.2增載對(duì)車輛制動(dòng)力的影響及解決措施

增載后，貨車車輛制動(dòng)率較原設(shè)計(jì)制動(dòng)率降低12%～20%不等。

為解決增載后貨車制動(dòng)力不足的問題，在當(dāng)時(shí)的歷史條件下和技術(shù)水平上，提出了提高貨物列車制動(dòng)主管壓力的辦法，以期在基礎(chǔ)制動(dòng)裝置及閘瓦摩擦系數(shù)不變的條件下提高貨車制動(dòng)力。提高主管定壓至600 kPa后，采用K2制動(dòng)機(jī)的貨車每百噸列車質(zhì)量的閘瓦壓力由18t（16 t，不起緊急制動(dòng)作用時(shí)）提高至21t（19t）。

1.3 提高主管定壓的問題

由于貨車的制動(dòng)裝置均按定壓500 kPa設(shè)計(jì)，從1958年貨物列車主管壓力提高到600 kPa后，基礎(chǔ)制動(dòng)配件脫落事故較提高定壓前的1957年大為增加，據(jù)當(dāng)時(shí)的統(tǒng)計(jì)，基礎(chǔ)制動(dòng)配件脫落事故1958年增加50%，1959年增加170%，1960年增加330%，1961年經(jīng)集中整治后仍增加220%。無空重車裝置的車輛空車時(shí)制動(dòng)率過大，大部分超過100%，最高達(dá)114%，導(dǎo)致車輪剝離、擦傷情況嚴(yán)重，進(jìn)一步導(dǎo)致熱軸事故增加。

1.4兩種主管定壓并存局面的形成

鑒于提高主管壓力后帶來的弊端，1962年1月20日鐵道部鐵輛術(shù)石（62）字第171號(hào)部令決定將貨物列車的主管壓力恢復(fù)為500 kPa。1962年恢復(fù)主管壓力后，基礎(chǔ)制動(dòng)配件脫落事故隨即降至1958年的水平，1963年甚至比1957年的情況還好。

第171號(hào)部令還要求，為了保證高坡地區(qū)及高速區(qū)段列車制動(dòng)距離與運(yùn)行安全，各鐵路局應(yīng)立即組織試驗(yàn)，認(rèn)為有必要保留600 kPa的，應(yīng)提出試驗(yàn)數(shù)據(jù)和意見報(bào)部審定，鐵路局認(rèn)為必要的其他區(qū)段也可組織試驗(yàn)并報(bào)部審批。

至此，貨物列車使用兩種主管壓力的局面形成并持續(xù)至今。

2　貨物列車兩種定壓的并存帶來的問題

2.1機(jī)車運(yùn)用與管理問題

貨物列車兩種主管定壓并存的現(xiàn)象，首先給機(jī)車的運(yùn)用、管理和操縱帶來問題。在制動(dòng)主管定壓不一致的鐵路局交界口且有換掛機(jī)車作業(yè)時(shí)，需進(jìn)行變更制動(dòng)主管定壓的操作。隨著貨物列車的機(jī)車交路不斷延長，跨鐵路局的機(jī)車交路增多，還出現(xiàn)了在一個(gè)貨運(yùn)機(jī)車長交路中使用兩種貨物列車主管壓力的新情況?！都家?guī)》規(guī)定由600 kPa調(diào)至500 kPa前，需對(duì)貨物列車進(jìn)行一次常用全制動(dòng)操作，從而增加了作業(yè)時(shí)間。根據(jù)51輛編組貨車試驗(yàn)數(shù)據(jù)，定壓600 kPa常用全制動(dòng)機(jī)車排風(fēng)時(shí)間約90 s，轉(zhuǎn)換為定壓500 kPa后緩解時(shí)尾部貨車副風(fēng)缸充至定壓的時(shí)間約180s，可見不含司機(jī)執(zhí)行定壓轉(zhuǎn)換的司機(jī)顯示界面及制動(dòng)柜操作的時(shí)間即在5 min左右。

2.2增加貨物列車抱閘的風(fēng)險(xiǎn)

將主管壓力從600 kPa調(diào)至500 kPa時(shí)，因變更主管壓力操作不當(dāng)，尤其是空重車混編的情況下，易導(dǎo)致車輛不緩解，貨物列車因車輛不緩解導(dǎo)致列車攔停的問題時(shí)有發(fā)生，給列車運(yùn)行安全帶來威脅。

2.3增加車輛設(shè)計(jì)難度和車輪損傷的概率

由于我國鐵路通用貨車均按500 kPa進(jìn)行制動(dòng)設(shè)計(jì)，即制動(dòng)主管定壓500 kPa下，緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸壓力360 kPa，配合相應(yīng)的副風(fēng)缸容積、制動(dòng)缸直徑、制動(dòng)倍率及閘瓦摩擦系數(shù)須滿足緊急制動(dòng)距離的要求。

當(dāng)運(yùn)用中制動(dòng)主管壓力提高到600 kPa后，根據(jù)貨車120制動(dòng)機(jī)及其風(fēng)缸的配置，相應(yīng)的制動(dòng)缸壓力將提高到約430 kPa，提高了約15%～20%，在貨車其他制動(dòng)參數(shù)不變的情況下，車輪損傷以至黏著條件差的線路上擦輪的概率將增加。

因此兩種主管壓力并存在的局面給制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來困難。對(duì)貨車制動(dòng)機(jī)的一個(gè)基本要求就是按列車管壓力500 kPa設(shè)計(jì)，并能適用于600 kPa。確定制動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)時(shí)亦要求當(dāng)主管壓力為500 kPa時(shí)，制動(dòng)能力滿足制動(dòng)距離要求，當(dāng)主管壓力為600 kPa時(shí)，空車制動(dòng)力不會(huì)導(dǎo)致車輪滑行和擦傷。隨著貨車載重的增加及貨車空重比的降低，在輪軌黏著允許限度、車輪制動(dòng)功率允許限度與制動(dòng)能力要求之間，已沒有可用的空間，通用貨車制動(dòng)率的選取常常陷入兩難的困境，同時(shí)滿足列車管壓力500 kPa和600 kPa的要求已不可能。其后果是車輪擦傷、裂紋和剝離等制動(dòng)損傷增多，不僅增加了檢修工作量和成本，對(duì)貨車運(yùn)行安全也構(gòu)成了一定的威脅。

因此，統(tǒng)一貨物列車制動(dòng)主管壓力是十分必要的。

3　機(jī)車和貨車裝備技術(shù)水平現(xiàn)狀

相比提高貨物列車制動(dòng)主管定壓的1958年，目前我國鐵路機(jī)車和貨車的技術(shù)裝備水平已有大幅度提高。

制動(dòng)機(jī)：貨車制動(dòng)機(jī)普遍裝備120型制動(dòng)機(jī)，常用制動(dòng)和緊急制動(dòng)作用穩(wěn)定、可靠。

閘瓦：貨車閘瓦普遍采用H形高摩合成閘瓦，其摩擦系數(shù)高于當(dāng)時(shí)的灰鑄鐵閘瓦及后續(xù)的中磷鑄鐵閘瓦，同時(shí)耐磨性有了較大提高，持續(xù)制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸活塞行程不會(huì)發(fā)生變化。

整車制動(dòng)力：根據(jù)《技規(guī)》第20表，普通貨車每百噸列車質(zhì)量按H形高摩合成閘瓦的換算閘瓦壓力為170kN，而H形高摩合成閘瓦的換算摩擦系數(shù)是中磷鑄鐵閘瓦的1.9倍左右（制動(dòng)初速度80 km/h），整車制動(dòng)力提高約1倍。

閘調(diào)器：采用閘瓦間隙調(diào)整器，不會(huì)因閘瓦磨耗延長活塞行程，降低制動(dòng)力；無需多次追加減壓，保持了列車制動(dòng)力。

制動(dòng)缸及制動(dòng)管系：采用密封式制動(dòng)缸和法蘭密封制動(dòng)管系，降低了漏泄；

機(jī)車動(dòng)力制動(dòng)：目前我國鐵路已大量裝備的和諧系列交流傳動(dòng)大功率電力機(jī)車和內(nèi)燃機(jī)車，已普遍具備了較強(qiáng)的動(dòng)力制動(dòng)（電阻制動(dòng)或再生制動(dòng)）的能力。

可見，基于1958年的機(jī)車車輛技術(shù)水平，通過提高制動(dòng)主管定壓來提高列車的制動(dòng)力的動(dòng)因已不存在，統(tǒng)一制動(dòng)主管定壓具有可行性。

4　兩種定壓下車輛制動(dòng)性能分析及試驗(yàn)驗(yàn)證

基于現(xiàn)有鐵路機(jī)車車輛的技術(shù)裝備水平，從現(xiàn)有貨物列車兩種定壓條件下的貨車制動(dòng)率和制動(dòng)黏著計(jì)算分析，臺(tái)架初充風(fēng)、再充風(fēng)試驗(yàn)和現(xiàn)車循環(huán)制動(dòng)，現(xiàn)場緊急制動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證等3個(gè)方面，研究分析貨物列車兩種定壓設(shè)計(jì)及在運(yùn)用中的實(shí)際制動(dòng)性能。

4.1貨物列車定壓500 kPa和定壓600 kPa制動(dòng)率及黏著計(jì)算分析

選擇配置14制動(dòng)缸的C64貨車進(jìn)行制動(dòng)率計(jì)算分析。

圖1為C64貨車不同載重狀態(tài)下的制動(dòng)率與制動(dòng)率限值比較圖。圖1中的曲線1為不超過濕軌黏著系數(shù)曲線的制動(dòng)率上限值，曲線2為根據(jù)緊急制動(dòng)距離限值核算的制動(dòng)率下限值。

圖1　C64貨車制動(dòng)率與限值對(duì)比圖

從圖中曲線可見：

（1）定壓600 kPa的制動(dòng)率均大于相同載重狀態(tài)下定壓500 kPa時(shí)的制動(dòng)率。

（2）計(jì)算分析中的C64K貨車，定壓600kPa，C64K空車95k m/h以上速度時(shí)，緊急制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)率大于濕軌狀態(tài)下黏著限制的制動(dòng)率。

（3）貨車制動(dòng)率的設(shè)計(jì)應(yīng)同時(shí)滿足黏著限值限制的制動(dòng)率上限和緊急制動(dòng)距離限值限制的制動(dòng)率下限的要求。上限與下限的差值與速度有關(guān)，其差值為0.25～0.18。以C64K貨車為例，定壓600 kPa和500 kPa時(shí)，其空重車換算制動(dòng)率差值分別為0.122和0.132，對(duì)同一輛貨車而言，若僅按一種定壓進(jìn)行制動(dòng)率設(shè)計(jì)，均能同時(shí)滿足上限和下限的要求。但若同時(shí)適應(yīng)制動(dòng)主管600 kPa和500 kPa兩種定壓，制動(dòng)率差異最大狀態(tài)的差值為0.161（定壓600 kPa空車與定壓500 kPa重車狀態(tài)），考慮一定的余量（如6%關(guān)門車），其中一種載重和定壓狀態(tài)下的制動(dòng)率將接近或超過上限或下限的要求。因此，在現(xiàn)有制動(dòng)系統(tǒng)配置下，制動(dòng)率要同時(shí)適應(yīng)兩種定壓，在滿足緊急制動(dòng)距離限值的條件下，空車狀態(tài)下的制動(dòng)率將接近甚至超過粘著限值的要求。

（4）計(jì)算中涉及的C64K貨車，按其現(xiàn)有制動(dòng)系統(tǒng)配置，按制動(dòng)主管定壓500 kPa運(yùn)用，其制動(dòng)率相對(duì)于緊急制動(dòng)距離和制動(dòng)黏著限值來說，均處于較好的水平。

4.2兩種定壓條件下緩解充風(fēng)試驗(yàn)結(jié)果分析

緩解充風(fēng)時(shí)間的長短，與貨物列車開車前的整備時(shí)間，及長大坡道采用循環(huán)制動(dòng)方式下嶺時(shí)的列車運(yùn)行安全性和運(yùn)輸效率都有很大的聯(lián)系。

列車初充風(fēng)時(shí)間越短，或發(fā)車前試風(fēng)試驗(yàn)時(shí)制動(dòng)后再充風(fēng)速度越快，則列車發(fā)車前的整備時(shí)間越短。長大坡道循環(huán)制動(dòng)后緩解充風(fēng)時(shí)間越短，越利于循環(huán)制動(dòng)操縱。以貨物列車在12‰坡道，只使用空氣制動(dòng)進(jìn)行調(diào)速為例。根據(jù)計(jì)算，列車在該坡道上的增速約為每分鐘25 km/h。若列車速度70 km/h時(shí)開始制動(dòng)，至40 km/h時(shí)緩解，列車達(dá)到約35 km/h，可用再充風(fēng)的時(shí)間約為84 s，要保證列車在坡道有足夠的制動(dòng)力，在下一次制動(dòng)前副風(fēng)缸必須在此時(shí)間內(nèi)恢復(fù)定壓。可見再充風(fēng)時(shí)間直接影響列車運(yùn)行安全性。同時(shí)還能提高緩解速度，提高區(qū)段的平均速度，從而提高運(yùn)輸效率。

4.2.1臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果及分析

為測試不同貨物列車編組時(shí)（60輛和120輛），定壓500 kPa和600 kPa條件的初充風(fēng)時(shí)間，再充風(fēng)時(shí)間差異，采用中國鐵道科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所（簡稱鐵科院機(jī)輛所）200輛貨車試驗(yàn)臺(tái)，模擬現(xiàn)車進(jìn)行了兩種定壓條件下充風(fēng)性能對(duì)比試驗(yàn)。

試驗(yàn)時(shí)貨車選擇14 in制動(dòng)缸進(jìn)行試驗(yàn)。分別進(jìn)行初充風(fēng)試驗(yàn)和機(jī)車實(shí)施減壓50，70，100，140 kPa后的再充氣試驗(yàn)，測試貨車制動(dòng)和緩解時(shí)間。

試驗(yàn)結(jié)果顯示：

初充風(fēng)試驗(yàn)時(shí)，500 kPa和600 kPa兩種定壓狀態(tài)條件下的初充風(fēng)時(shí)間（分別至480 kPa和580 kPa）差異明顯，編組120輛時(shí)的初充風(fēng)時(shí)間差異約100 s，編組60輛時(shí)初充風(fēng)時(shí)間差異約60 s。

常用制動(dòng)時(shí)，當(dāng)實(shí)施50 kPa和70 kPa小減壓量，500 kPa和600 kPa兩種定壓條件下的貨車制動(dòng)缸壓力、再充風(fēng)時(shí)間差異較小，500 kPa定壓時(shí)緩解充風(fēng)時(shí)間略短。其中120輛編組時(shí)，再充風(fēng)時(shí)間（分別至480 kPa和580 kPa）都在150 s左右；60輛編組差異約10 s。小減壓量時(shí)500 kPa和600 kPa時(shí)的貨車制動(dòng)缸壓力基本一致，在機(jī)車再生制動(dòng)力和操縱方法相同的前提下，兩種定壓條件對(duì)列車在長大坡道采用循環(huán)制動(dòng)方式下嶺時(shí)制動(dòng)力差異不大。

緊急制動(dòng)時(shí)，兩種定壓條件下再充風(fēng)時(shí)間有一定差異，且有隨編組列車長度越長，再充風(fēng)時(shí)間越長的規(guī)律。編組120輛時(shí)，再充風(fēng)時(shí)間差異約60 s，編組60輛時(shí)再充風(fēng)時(shí)間差異約30 s。

4.2.2西康線普通貨車靜置充風(fēng)及循環(huán)制動(dòng)試驗(yàn)分析

為對(duì)比研究實(shí)際運(yùn)行情況下，兩種定壓在循環(huán)制動(dòng)方式下嶺緩解過程中再充風(fēng)的性能，2014年12月在西康線貨物列車兩種定壓對(duì)比試驗(yàn)中，進(jìn)行了定壓500 kPa和定壓600 kPa循環(huán)制動(dòng)對(duì)比試驗(yàn)。

試驗(yàn)列車編組：HXD1 1178機(jī)車+試驗(yàn)車999330 +51輛貨車，貨車為C62B、C64、C64H、C70等型混編貨車。試驗(yàn)時(shí)在新豐鎮(zhèn)車站分別兩種主管定壓的靜態(tài)初充風(fēng)、制動(dòng)后再充風(fēng)試驗(yàn)；運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)在K97+000～K43+ 000區(qū)段約54 km，最大坡度-13‰，平均坡度-10.5‰的長大下坡道進(jìn)行了機(jī)車再生制動(dòng)與貨車空氣制動(dòng)配合的循環(huán)制動(dòng)試驗(yàn)。

靜態(tài)制動(dòng)初充風(fēng)、制動(dòng)后再充風(fēng)試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1　西康線貨物列車靜置充風(fēng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表s

從靜態(tài)試驗(yàn)可見，兩種定壓條件下，初充風(fēng)試驗(yàn)尾部副風(fēng)缸充至定壓（480 kPa或580 kPa）的時(shí)間，500 kPa定壓短于600 kPa近1 min，列車出發(fā)前的整備時(shí)間500 kPa可短于600 kPa。

小減壓量緩解試驗(yàn)結(jié)果來看，尾部副風(fēng)缸壓力充至定壓（480 kPa或580 kPa）的時(shí)間，500 kPa定壓所需時(shí)間略短于600 kPa定壓，循環(huán)制動(dòng)時(shí)，緩解過程中副風(fēng)缸壓力恢復(fù)定壓更為有利。

從循環(huán)制動(dòng)運(yùn)行試驗(yàn)時(shí)，可用再充氣時(shí)間均在170s以上，均滿足相應(yīng)減壓量時(shí)的再充氣時(shí)間需求，按試驗(yàn)所用機(jī)車再生制動(dòng)配合空氣制動(dòng)的操縱方式，兩種定壓下均能按線路限速要求控制列車速度下嶺，且能滿足列車的再充風(fēng)要求。

4.3兩種主管定壓貨物列車緊急制動(dòng)計(jì)算及試驗(yàn)驗(yàn)證

4.3.1《技規(guī)》中相關(guān)條文的計(jì)算分析

2014版《技規(guī)》中第261條第20表中，給出了貨車車輛換算閘瓦壓力，摘錄相關(guān)數(shù)據(jù)及按此數(shù)據(jù)計(jì)算的每百噸列車質(zhì)量換算閘瓦壓力如表2所示。

表2　每百噸列車質(zhì)量換算閘瓦壓力表kN

根據(jù)貨物列車該條款第21表和第22表分別給出了計(jì)算制動(dòng)距離800 m、最高速度為90 km/h和計(jì)算制動(dòng)距離1 400 m、最高速度120 km/h普通貨物列車制動(dòng)限速表。

從第21表和第22表注1分別規(guī)定，根據(jù)第20表普通貨物列車最高速度為90 km/h時(shí)，每百噸列車質(zhì)量按H形高摩合成閘瓦換算閘瓦壓力不得低于150 kN，根據(jù)第20表普通貨物列車最高速度為120 km/h時(shí)，每百噸列車質(zhì)量按H形高摩合成閘瓦換算閘瓦壓力不得低于150 kN。從表2計(jì)算的數(shù)據(jù)可見，定壓500 kPa時(shí)，每百噸列車質(zhì)量換算閘瓦壓力均滿足150 kN的要求。即使考慮6%的關(guān)門車的因素，換算閘瓦壓力為160 kN，仍滿足要求。

若不考慮關(guān)門車時(shí)，按第21表和第22表，在6‰和12‰的坡道的干線鐵路，定壓600 kPa時(shí)制動(dòng)限速均可滿足按最高速度90 km/h和120 km/h運(yùn)行；定壓500 kPa時(shí)在上述坡道可分別滿足按90，84 km/h和120，116 km/h運(yùn)行。若考慮列車中6%的關(guān)門車，定壓600 kPa時(shí)換算閘瓦壓力183 kN，可分別按最高90、86，120 km/h運(yùn)行，定壓500 kPa時(shí)換算閘瓦壓力160 kN，可分別按88，81 km/h和120，113 km/h運(yùn)行。

由以上分析可知，貨物列車制動(dòng)主管定壓500 kPa和600 kPa均可滿足《技規(guī)》規(guī)定的每百噸列車質(zhì)量換算閘瓦壓力的要求。在現(xiàn)有貨車制動(dòng)配置不變的條件下，提高貨物列車制動(dòng)主管壓力可以獲得較高的換算閘瓦壓力及制動(dòng)限速。

4.3.2西康線緊急制動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證

西康線貨物列車兩種定壓對(duì)比試驗(yàn)中，還進(jìn)行了平直道和長大坡道緊急制動(dòng)試驗(yàn)。

試驗(yàn)列車編組：HXD1 1178機(jī)車+試驗(yàn)車999330 +51輛貨車，為在制動(dòng)試驗(yàn)中模擬最苛刻的試驗(yàn)工況，運(yùn)行試驗(yàn)前，按貨物列車關(guān)門車允許比例的上限6%，關(guān)閉3輛貨車制動(dòng)支管。關(guān)門車位置的選取也盡量選擇惡劣的工況（關(guān)閉第4、6和50位）。

試驗(yàn)線路為西康線新豐鎮(zhèn)—柞水區(qū)間，線路最大坡度-13‰，貨物列車限速80 km/h。平直道緊急制動(dòng)試驗(yàn)選擇在西康線K38+400～K40+500間的一段水平線路進(jìn)行，坡道緊急制動(dòng)試驗(yàn)均選擇在一段-12.1‰～-13‰坡道進(jìn)行。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見，試驗(yàn)編組定壓500 kPa和定壓600 kPa在西康線-12‰坡道制動(dòng)初速度80 km/h的緊急制動(dòng)距離均滿足不大于800 m的要求。定壓500 kPa時(shí)的緊急制動(dòng)距離余量定壓500 kPa時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果與《技規(guī)》第21表中給出的制動(dòng)限速基本吻合（-12‰坡道滿足緊急制動(dòng)距離800 m時(shí)制動(dòng)限速為81 km/h），定壓500 kPa的緊急制動(dòng)性能符合《技規(guī)》的要求。

5　統(tǒng)一定壓的建議

上述各章節(jié)內(nèi)容的回顧了兩種貨物列車制動(dòng)主管定壓并存現(xiàn)象形成的歷史淵源，分析了我國鐵路主型貨車兩種定壓條件下的制動(dòng)黏著和制動(dòng)能力差異、通過臺(tái)架試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)車試驗(yàn)，分析了兩種定壓條件下初充風(fēng)和制動(dòng)后再充風(fēng)性能、循環(huán)制動(dòng)和緊急制動(dòng)能力差異，并與《技規(guī)》要求的制動(dòng)能力要求進(jìn)行了比對(duì)，兩種制動(dòng)主管定壓與貨車制動(dòng)性能的關(guān)系總結(jié)見表3。

表3　制動(dòng)主管定壓500 kPa和600 kPa的綜合比較分析

貨物列車兩種定壓并存的現(xiàn)象給車輛的部門在基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)時(shí)帶來一定的困難，同時(shí)還給運(yùn)用部門均帶來諸多問題和不便。通過定壓500 kPa和定壓600 kPa的制動(dòng)能力計(jì)算和現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，兩種定壓均可滿足運(yùn)用的要求，統(tǒng)一定壓具有可行性，統(tǒng)一制動(dòng)主管定壓也是車輛設(shè)計(jì)部門和機(jī)車車輛運(yùn)用部門長期以來共同的期望。

綜上所述，統(tǒng)一定壓標(biāo)準(zhǔn)的問題是一個(gè)需從運(yùn)輸效率、現(xiàn)場運(yùn)用、維修成本、改造成本等諸多方面綜合考慮的問題，基于這些因素及貨車車輛的制動(dòng)配置，建議在統(tǒng)一制動(dòng)主管定壓時(shí)按500 kPa考慮。由于我國幅員廣闊，鐵路線路條件復(fù)雜，機(jī)車車輛種類繁多，建議在定壓統(tǒng)一前，各相關(guān)鐵路局選取管內(nèi)典型線路進(jìn)行試驗(yàn)，主管部門根據(jù)各鐵路局試驗(yàn)結(jié)果綜合形成統(tǒng)一定壓實(shí)施方案。由于《技規(guī)》第261條第21表和第22表中規(guī)定的貨物列車制動(dòng)限速表只規(guī)定到20‰，并只適用于計(jì)長88.0及以下、速度120 km/h的貨物列車，20‰以上的長大坡道線路，及計(jì)長88.0以上的貨物列車，組合列車等統(tǒng)一定壓問題還需組織專門試驗(yàn)進(jìn)行研究。

6　結(jié)論和建議

（1）貨物列車使用兩種主管壓力的局面形成有其歷史原因。由于1958年隨著貨車普遍增載，為解決增載后貨車制動(dòng)力不足的問題，在當(dāng)時(shí)貨車技術(shù)水平上，提出了提高貨物列車制動(dòng)主管壓力的辦法，并逐漸形成了使用兩種主管定壓的局面。

（2）貨物列車使用兩種主管壓力給機(jī)車運(yùn)用和管理帶來諸多不便，影響運(yùn)輸效率的進(jìn)一步提高，增加了貨物列車抱閘的風(fēng)險(xiǎn)，也增加車輛設(shè)計(jì)難度和車輪損傷的概率，全路統(tǒng)一定壓是運(yùn)輸、機(jī)務(wù)、車輛等各相關(guān)部門的共同需求。

（3）相比提高貨物列車制動(dòng)主管定壓的1958年，目前我國鐵路機(jī)車和貨車的技術(shù)裝備水平已有大幅度提高，列車制動(dòng)力已有較大提升，提高制動(dòng)主管定壓的動(dòng)因已不存在。

（4）從貨物列車制動(dòng)率、制動(dòng)黏著計(jì)算來看，500 kPa主管壓力黏著利用較好；從臺(tái)架試驗(yàn)、理論計(jì)算和現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果來看，500 kPa能夠滿足長大坡道下嶺、緊急制動(dòng)距離限值的要求。

（5）統(tǒng)一定壓標(biāo)準(zhǔn)的問題是一個(gè)需從運(yùn)輸效率、現(xiàn)場運(yùn)用、維修成本、改造成本等諸多方面綜合考慮的問題，基于這些因素及貨車車輛的制動(dòng)配置，建議在統(tǒng)一制動(dòng)主管定壓時(shí)按500 kPa考慮。由于我國幅員廣闊，鐵路線路條件復(fù)雜，機(jī)車車輛種類較多，建議在定壓統(tǒng)一前，各相關(guān)鐵路局選取典型線路進(jìn)行試驗(yàn)，主管部門根據(jù)各鐵路局試驗(yàn)結(jié)果綜合形成統(tǒng)一定壓實(shí)施方案。

（6）由于《技規(guī)》第261條第21表和第22表中規(guī)定的貨物列車制動(dòng)限速表只規(guī)定到20‰，并只適用于計(jì)長88.0及以下、速度120 km/h的貨物列車，20‰以上的長大坡道線路，及計(jì)長88.0以上的貨物列車，組合列車等統(tǒng)一定壓問題還需組織專門試驗(yàn)進(jìn)行研究。

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Pressure Research of Freight Train Brake Pipe

YANG Xin，WANG Jingbo，DUAN Ming min，YAO Xiaopei
（The Locomotive&Car Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China）

This paper reviews the historical causes of freight train using two kinds of brake pipe pressure，analyzes the problem of using two kinds of brake pipe pressure to reality use，vehicle design and other aspects，analyzes the necessity and feasibility of unified brake pipe pressure，analyzes the brake adhesion，circular brake charging performance and emergency brake performance，and finally proposed the advice of uniform brake pipe pressure.

freight train；brake pipe pressure

U272.35

A doi：10.3969/j.issn.1008-7842.2015.04.01

?）男，研究員（

2014-12-14）

1008-7842（2015）04-0001-06

*中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2013J007-B）