間接作用式空氣制動原理分析

田鵬勇，王泉文，單　凱

天津中車唐車軌道車輛有限公司，天津　300300

間接作用式空氣制動原理分析

田鵬勇，王泉文，單凱

天津中車唐車軌道車輛有限公司，天津300300

制動系統(tǒng)的主要作用是控制機車、車輛和列車的運行速度，使它們減速、停車或以限定速度駛下坡道；其次是當列車或車輛在平道或坡道停車時使其保持不動。速度控制是保證列車能夠完成運輸任務(wù)的基本條件，列車與列車之間必須保持一個安全的間隔距離。所以制動裝置是保證列車運行安全，提高列車運輸能力的重要裝置。

制動系統(tǒng)；制造工藝；制動原理

1　系統(tǒng)原理分析

間接作用式空氣制動，即當列車管壓力降低時，產(chǎn)生制動作用；列車管壓力上升時，緩解制動。

列車正常運行時，總風(fēng)管壓力為7.5bar～9bar，當壓力低于7.5bar時，由總風(fēng)管壓力傳感器傳輸電流信號至網(wǎng)絡(luò)，主空壓機向總風(fēng)管供風(fēng)至9bar；總風(fēng)管負責(zé)向轉(zhuǎn)向架空氣彈簧供風(fēng)，風(fēng)壓由高度閥進行控制；正常運行時列車管壓力為5bar，由總風(fēng)管通過司機室手柄和中繼閥控制列車管的沖風(fēng)排風(fēng)。正常運行時制動管壓力為0bar。

列車管壓力信號由列車管傳給各車分配閥，產(chǎn)生相應(yīng)的制動力。制動力以壓縮空氣的形式通過制動管路傳給基礎(chǔ)制動單元產(chǎn)生制動力。同時，分配閥還接收空氣彈簧反饋的壓力信號，調(diào)整制動力的大小。防滑閥由列車防滑控制器控制，實現(xiàn)車輛防滑功能。

2　分配閥工作原理

分配閥根據(jù)列車管內(nèi)壓力變化控制風(fēng)缸的充氣排氣，根據(jù)制動級別不同，列車管的壓力變化不同，從而使得分配閥的排氣壓力不同，分配閥排氣通過空重閥輸出到制動缸，空重閥根據(jù)列車承載級別的不同，對分配閥的輸出壓力進放大，根據(jù)列車載客重量大小對制動缸壓力進行控制，從而實現(xiàn)制動距離滿足要求。分配閥的在整個制動系統(tǒng)中為核心部件，一旦發(fā)生故障列車的制動性能將會失效，影響行車安全。

分配閥組合了以下固定功能：把制動管的壓降轉(zhuǎn)化為一個相應(yīng)的預(yù)控制或制動缸壓力、制動作用開始時加速制動管減壓、保持控制壓力、快速提供制動作用最小壓力、保持制動缸壓力、限制制動缸最大壓力、過充控制功能。

2.1分配閥構(gòu)成

2.1.1空氣濾塵器

空氣濾塵器使來自制動管的灰塵不能進入分配閥因而有助于延長分配閥的使用壽命當分配閥從閥座上拆下時不需對分配閥進行進一步分解就可立即更換空氣濾塵器。

2.1.2三壓力閥

三壓力閥根據(jù)制動管壓力變化的大小和速度來控制制動缸充A排氣對制動管控制壓力的改變?nèi)龎毫﹂y能快速響應(yīng)此外三壓力閥還激活加速器并控制過充保護。

2.1.3加速器

加速器由6個帶有加速常用制動室的加速常用制動控制閥、1個控制管接頭和1個縮孔開關(guān)H組成。

2.1.4控制室的控制閥

經(jīng)過控制室、控制閥、來自于制動管壓力的控制壓力，由預(yù)控制壓力監(jiān)控。由于縮孔開關(guān)與加速器連通可有效地防止控制壓力的任何排氣。此措施可加速激活加速器在緩解末期的作用。

2.1.5最小壓力限制器、最大壓力限制器

通過最大壓力限制器可設(shè)定制動缸壓力的最高值該值與副風(fēng)缸的容積及其壓力制動缸的容積無關(guān)因而防止了制動力過大及車輪滑行給制動缸供風(fēng)的管路或制動缸本身的漏泄可通過選擇有更大容積余量的副風(fēng)缸而得到補償。

2.2首次充氣

分配閥切除手柄處于開啟狀態(tài)，列車管空氣通過開關(guān)閥進入副風(fēng)缸、三壓力閥中間腔室、預(yù)控氣室A，由于預(yù)控氣室A的孔徑很小，該過程應(yīng)該至少持續(xù)3min，列車管充氣壓力控制到500±10kPa，當分配閥切除手柄處于關(guān)閉狀態(tài)時，列車管與分配閥氣路被截斷，分配閥在制動系統(tǒng)中停止工作，該過程為單車試驗檢測重要相點。

當充氣達到穩(wěn)定狀態(tài)時，列車管與副風(fēng)缸的之間的彈簧鞲鞴閉合，列車管與副風(fēng)缸氣壓相等，三壓力閥的下面兩個氣室等壓。中繼閥左側(cè)最大壓力控制閥關(guān)閉，最小壓力控制閥開啟狀態(tài)。

2.3制動階段

當制動時由司機室制動手柄控制中繼閥動作，使得列車管排氣，根據(jù)制動的級別不同，列車管的氣壓數(shù)值不同，由于列車管漏氣，使得分配閥中三壓力閥的中間氣室壓力下降，而預(yù)控氣室A的壓力視為不變，從而使得三壓力閥的頂桿向上移動，此時三壓力閥的上端開關(guān)打開，副風(fēng)缸與右側(cè)中繼閥的預(yù)設(shè)壓力室為通路，預(yù)設(shè)壓力室的氣壓升高，當三壓力閥的上面兩個氣室壓力與預(yù)控氣室A達到平衡狀態(tài)時，中繼閥的預(yù)設(shè)壓力停止增加，同時，右側(cè)中繼閥的與制動管的開關(guān)打開，副風(fēng)缸向制動管充氣，當制動管壓力與中繼閥的預(yù)設(shè)壓力達到平衡時，副風(fēng)缸與制動管通路截斷，從而達到穩(wěn)定的制動力和制動級別。

2.4緩解階段

制動的緩解和制動在分配閥實際為一個逆過程，制動緩解的時候，通過司機室手柄控制中繼閥動作使得總風(fēng)管向列車管充氣，根據(jù)緩解的級別不同，列車管的氣壓數(shù)值不同，一下過程與上述制動過程相反，不再贅述。

3　中繼閥工作原理

司機室中繼閥為控制整個制動系統(tǒng)的控制中樞，司機通過司機室手柄控制中繼閥的輸入壓力，從而控制整個列車制動過程，采用克諾爾公司的RH3型中繼閥，內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理較為復(fù)雜，有些功能在車輛中并沒有應(yīng)用，例如快速緩解功能。下面對工藝組裝以及調(diào)試技術(shù)對中繼閥的工作原理做介紹。

3.1首次充氣

A氣缸為與壓力控制氣缸，由總風(fēng)管通過司機室手柄閥向A氣缸充氣；Z氣缸為過充氣缸，可以實現(xiàn)列車管的快速充氣和過充功能；AB孔為制動控制開關(guān)孔，當AB孔沒有氣壓時，總風(fēng)管與列車管為截斷狀態(tài)，互不通氣，司機室手柄動作對制動狀態(tài)不會產(chǎn)生影響。

首次充氣時，司機室制動開關(guān)關(guān)閉，A氣缸與HB總風(fēng)管存在氣壓，當司機室制動開關(guān)開啟時，K3閥向左移動A室與A1室壓力此時相等，K1鞲鞴向左移動，V1處孔打開，總風(fēng)管向列車管充氣，當列車管氣壓達到500kpa時，達到平衡狀態(tài)。

3.2制動過程

制動時，有司機室手柄控制A室壓力下降，K1向右移動，V2打開，列車管通過01口排氣壓力下降，下降的數(shù)值與制動級別成對應(yīng)關(guān)系。

3.3緩解過程

緩解過程與制動過程為逆過程，在制動緩解時，A室壓力上升從而導(dǎo)致A1室壓力上升，V1處孔打開，總風(fēng)管向列車管充氣，列車管壓力與制動級別成對應(yīng)關(guān)系的數(shù)值。

4　結(jié)論

本文介紹分析了間接作用式空氣制動原理，對生產(chǎn)實踐有指導(dǎo)意義。

［1］姜葛，何明洋，張斌.出口泰國SDA4型機車空氣制動系統(tǒng)設(shè)計［J］.鐵道機車車輛，2016（2）.

［2］魏偉.空氣制動系統(tǒng)模擬研究的發(fā)展（上）［J］.鐵道車輛，1995（4）：30-31.

U22

A

1674-6708（2016）166-0172-02

田鵬勇，天津北車軌道裝備有限公司，研究方向為城市軌道組裝工藝。