SS4型機車手制動裝置制動緩解狀態(tài)指示器

張振貴

摘 要：為防止機車長時間停放發(fā)生機車溜逸事件，需要對機車進行一個機械制動，確保機車長時間停放時產(chǎn)生一定的制動力，SS4電力機車加裝了手制動機系統(tǒng)進行產(chǎn)生制動功能。SS4機車手制動機系統(tǒng)由安裝在司機室后墻上的手制動機手輪、小鏈輪、鏈條、大鏈輪、絲杠、橫杠桿、拉桿組成；通過手輪旋轉帶動機構連續(xù)運動，使車輪制動，直至旋轉到制動極限點。反之即手輪反轉直至松開極限點。而SS4型機車手制動裝置施加制動力后沒有制動、緩解狀態(tài)顯示設備，如果乘務員或整備作業(yè)人員稍有馬虎，在動車前未確認手制動裝置制動未撤銷，就會造成機車帶閘運行，進而造成車輪過熱等嚴重后果，長時間運用，會產(chǎn)生車輪踏面過熱，造成分體輪輪箍弛緩、外穿，機車輪對輪距改變，形成車輪脫軌事故；或整體輪車輪過熱，機車制動時制動力下降，形成行車安全隱患。為避免此隱患發(fā)生，我們決定為手制動裝置研發(fā)一套性能可靠、功能齊全、顯示直觀的制動緩解狀態(tài)指示器。目的就是把制動手輪轉到制動區(qū)域和間隙區(qū)域時，能將該區(qū)域的位置直觀的反應到操作輪箱體上的顯示器中。但極限位置必須經(jīng)過操作者通過手輪旋轉達到極限點位置（手感覺和視覺檢查）。

關鍵詞：機車；制動；隱患；手制動

一方面乘務員在機車運用中能直接監(jiān)視手制動機是否上閘，二方面機車出入庫，地勤檢查人員上車也能有效判斷機車手制動機是否在制動狀態(tài)，從而有效避免盲目動車造車機車手制動在制動狀態(tài)造成機車上閘動車發(fā)生輪對弛緩的故障，三是各級檢查人員上車，能夠很明顯判斷出機車手制動機是否在上閘狀態(tài)，有效保證常備機車留逸的發(fā)生。

1 設計方案

方案1：運用電氣原理，布置傳感器探測閘瓦與車輪踏面的間隙及壓力，再通過電磁閥控制指示牌紅綠轉換以顯示制動緩解狀態(tài)?？紤]傳感器會受到機車其它電氣部件的電磁干擾，傳遞的信號會導致電磁閥的誤動作，而且布線、裝配件涉及車上及車下，復雜且對機車擾動大，費時費工，配件成本高昂，后期維護不便，故放棄該方案。

方案2：運用機械原理，對手制動裝置手輪與指示器顯示牌之間的運動規(guī)律進行運動分析，確定運動方案，設計機械傳動結構，使手輪產(chǎn)生的圓周運動轉化為指示牌上下翻動的直線運動，反映出制動緩解狀態(tài)。該方案只在手制動裝置手輪處加裝機械機構，無電氣元件，結構簡單，傳動簡單且可靠，對機車擾動小，加裝省時省力，配件成本低，后期維護方便，經(jīng)過對比，使手制動機功能可靠、安裝簡單、操作方便，我們選擇了機械原理。

2 基本原理

在制動手輪的主軸上固定一套鏈傳動，手輪帶動主動鏈輪，鏈條帶動從動鏈輪，從動鏈輪處安裝一臺微型減速機，減速圈數(shù)20圈以內用1比40減速機，20至30圈用1比60減速機。工作時通過鏈傳動裝置將主動手輪的旋轉運動轉變?yōu)檩敵鰴C構的滑塊直線運動，通過顯示器窗口反映出制動區(qū)域或間隙區(qū)域，使操作者及時了解手自動處于的工作位置。但此窗口只反映自動區(qū)域和間隙區(qū)域，不精確反映制動與松開的極限點位置，其極限點位置必須通過手感和視覺觀察才能確定。

3 關鍵技術

3.1 行星減速器

由于完全施加手制動要轉動手輪20轉左右，產(chǎn)生圓弧度ω=360°/轉×20轉=7200°，行程巨大，直接將圓周運動轉化為直線運動將產(chǎn)生巨大直線位移，所以必須在轉化過程中進行調速，加入減速器，且減速器傳動比須夠大，如采用普通齒輪減速器結構復雜、體積大，占用司機室空間太大，經(jīng)大量查閱資料后我們找到了解決方法，采用行星減速器，不僅體積小而且同等體積下傳動比大，最終選用1：40的行星減速器，使輸出的圓弧度ω1=7200°÷40=180°，即產(chǎn)生1/2周的圓弧度。

3.2 將圓周運動轉化為直線運動

研究了曲柄滑塊機構、凸輪機構、齒輪機構、間歇運動機構、蝸輪機構、蝸桿機構、棘輪機構后，我們創(chuàng)新性的將曲柄滑塊機構與凸輪機構相結合設計出凸輪滑塊機構這樣的多運動副復合機構，將圓周運動轉化為直線運動。

3.3 確定凸輪副的臂長

由于安裝指示牌處所的空間有限，臂長直接決定了指示牌的大小，確定合適的臂長顯得尤為關鍵，經(jīng)過反復試驗，計算行程，最終確定臂長為18mm。

4 安裝

4.1 安裝步驟

①將選好的鏈輪安裝于手制動裝置手輪轉軸上，通過鏈條將鏈輪與行星減速器相連接；

②將行星減速器輸出軸與凸輪副相連接；

③調試凸輪副與指示器顯示屏之間位置，固定顯示屏；

④轉動手制動裝置手輪測試指示器顯示狀態(tài)是否準確。

4.2 指示器樣式及安裝位置

①指示器安裝于機車A節(jié)司機室后墻手制動裝置手輪柜處（如圖1），由安裝架、鏈輪裝置、減速器和顯示面板組成。

②安裝指示器前必須確認手制動裝置狀態(tài)良好，如作用不良必須對手制動裝置進行整治良好后方可安裝。

③指示器顯示面板小窗口可隨手制動裝置手輪轉動至緩解、制動位而對應顯示為綠色、紅色，當顯示面板小窗口完全顯示為綠色時代表手制動裝置完全緩解，當顯示面板小窗口完全顯示為紅色時代表手制動裝置完全制動。

④機車B節(jié)手制動裝置不啟用，不安裝指示器，緩解后，司機室手制動裝置手輪用鉛封封死，任何人不得擅自轉動。

5 操作過程

5.1 施加手制動操作過程

①順時針按照標識 “制動”方向轉動手制動裝置手輪，直到手輪不能再轉動為止，查看指示器顯示面板全部顯示紅色。

②下車確認A節(jié)2軸轉向架上方左右兩側手制動裝置豎杠桿與橫拉桿孔無間隙。

③緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側車輪踏面與閘瓦抱緊。

注：如第②步驟無法判斷手制動裝置豎杠桿與橫拉桿孔是否有間隙，則執(zhí)行①、③步驟即可。

5.2 制動轉向緩減時操作步驟

①逆時針按照標識 “緩解”方向轉動手制動裝置手輪，直到手輪不能再轉動為止，查看指示器顯示面板全部顯示綠色；

②下車確認A節(jié)2軸轉向架上方左右兩側手制動裝置豎杠桿與橫拉桿孔分離；

③緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側車輪踏面與閘瓦分離。如第②步驟無法判斷手制動裝置豎杠桿與橫拉桿孔是否分離，則執(zhí)行①、③步驟即可。

5.3 指示器發(fā)生異常處理方法

5.3.1 施加手制動后發(fā)現(xiàn)指示器顯示面板未全部顯示為紅色

①緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側車輪踏面與閘瓦抱緊，此情況手制動裝置制動良好，指示器故障，提票整修指示器；

②緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側車輪踏面與閘瓦分開，此情況手制動裝置故障，提票整修手制動裝置。

5.3.2 撤銷手制動后發(fā)現(xiàn)指示器顯示面板未全部顯示為綠色

①緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側車輪踏面與閘瓦分離，此情況手制動裝置緩解良好，指示器故障，提票整修指示器；

②緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側車輪踏面與閘瓦壓緊，此情況制動缸故障或手制動裝置故障，提票整修制動缸或手制動裝置。

5.3.3 其他規(guī)定

指示器安裝完畢后任何人未經(jīng)允許不得擅自擾動指示器；乘務員及整備作業(yè)人員動車前必須首先確認指示器全部顯示綠色（緩解），然后確認A節(jié)2軸轉向架上方左右兩側手制動裝置豎杠桿與橫拉桿孔有間隙，緩解小閘后A節(jié)2軸左右兩側車輪踏面與閘瓦分離后方可動車，如發(fā)現(xiàn)異常及時提票處理。

6 取得效果

SS4型機車手制動裝置制動緩解狀態(tài)指示器裝車后，聯(lián)合駐段驗收室共同現(xiàn)場鑒定，經(jīng)反復試驗確認穩(wěn)定可靠、設計理念先進、顯示直觀醒目、成本經(jīng)濟、機構簡約、美觀大方，能夠有效的達到防止機車因未撤銷手制動而造成車輪過熱的隱患。我們決定擴大裝車試驗，推廣使用。目前我段126臺SS4機車全部安裝這種手制動機顯示器。通過一年的運行考驗，沒有發(fā)生一起車輪上閘動車和常備機車留逸事件。