快捷貨車制動系統(tǒng)總體技術(shù)研究*

王京波， 姚小沛， 陸　陽

(中國鐵道科學(xué)研究院　機(jī)車車輛研究所， 北京 100081)

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綜合技術(shù)研究

快捷貨車制動系統(tǒng)總體技術(shù)研究*

王京波， 姚小沛， 陸陽

(中國鐵道科學(xué)研究院機(jī)車車輛研究所， 北京 100081)

分析了與快捷貨車制動系統(tǒng)相關(guān)的主要運(yùn)用條件，以此為基礎(chǔ)分析了制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、主要配置方案及相關(guān)要求，并提出了結(jié)論和建議。

制動系統(tǒng)； 快捷貨車

法國普通貨物列車的平均運(yùn)行速度為100 km/h，快速貨物列車達(dá)到140～160 km/h。德國普通貨物列車速度為120 km/h，城際快捷貨物列車的最高速度達(dá)到160 km/h。日本直達(dá)貨物列車的最高速度為110 km/h，快捷貨物列車最高速度達(dá)到160 km/h。美國快捷貨運(yùn)服務(wù)系統(tǒng)中，多數(shù)路段最高速度為125 km/h，個(gè)別達(dá)到145 km/h[1]。

中國鐵道科學(xué)研究院運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)研究所(簡稱：鐵科院運(yùn)輸所)對主要快遞企業(yè)的調(diào)研結(jié)果顯示，快遞企業(yè)取派件表現(xiàn)出明顯的時(shí)間段特性，一般希望6時(shí)～8時(shí)開車、20時(shí)～22時(shí)到達(dá)，以便利用公路貨運(yùn)車輛夜間不受城市交通管制的時(shí)段送貨、提貨。因此，快遞企業(yè)對貨物運(yùn)到時(shí)限的期望值為16～18 h、40～42 h。鐵路快捷貨物列車發(fā)到時(shí)間應(yīng)按與快遞企業(yè)需求相匹配設(shè)定。根據(jù)國家郵政總局公布的2015年統(tǒng)計(jì)數(shù)字，北京、上海、廣州、深圳及杭州等城市的快遞業(yè)務(wù)量和業(yè)務(wù)收入排名在全國的前5 位。以北京、上海、廣州3地為例，不同線路對應(yīng)的旅行速度需求如表1所示[2]。因此，運(yùn)營速度160 km/h的快捷貨車不僅滿足16～18 h的基本運(yùn)到時(shí)限要求，甚至可以更快。

表1　主要快運(yùn)OD間運(yùn)輸時(shí)間和速度要求

1　列車編組質(zhì)量

1.1編組要求

北京、上海、廣州間具有充足的快捷貨運(yùn)需求，且市場增長迅猛。北京、上海、廣州3地間的快運(yùn)貨物可經(jīng)京滬既有線(1 463 km)、京廣既有線(2 294 km)、滬昆+京廣既有線(1 818 km)運(yùn)送。為了提升快運(yùn)貨物的裝卸效率，縮短在途運(yùn)行時(shí)間，快捷貨車宜采用成列編組模式，根據(jù)車輛額定載重、貨物重量及體積可確定列車編組輛數(shù)。以北京-廣州為例，根據(jù)鐵科院運(yùn)輸所的預(yù)測[2]，若采用軸重18 t、自重32 t,載重40 t貨車，那么,2015、2016、2017年快捷貨物列車的編組數(shù)量需求如表2所示。

表2　城市間不同年度日均運(yùn)輸量及列車編組輛數(shù)(車輛載重40 t)

京滬、京廣等既有線站場長度一般為800 m或1 050 m，但是裝卸貨物的站臺長度僅為200 m～400 m。如果160 km/h快捷貨車在站場裝卸，按車輛長度25 m，站臺長度400 m計(jì)算，編組長度不超過16輛。中鐵快運(yùn)物流基地的站臺長度為550 m，最多可編組22輛。為方便裝卸，編組長度不宜過長，可參照客運(yùn)列車，編組16～20輛。

如果采用集裝箱平車裝運(yùn)，160 km/h快捷集裝箱車換長按1.8計(jì)算，載重按42 t計(jì)算，裝載系數(shù)為0.8，那么2015～2017年快捷集裝箱列車的編組數(shù)量需求如表3所示。

表3　城市間不同年度日均運(yùn)輸量及列車編組輛數(shù)

1.2機(jī)車牽引能力

目前可用于速度160 km/h快捷貨運(yùn)的機(jī)車型號有DF4D(準(zhǔn)高速)、DF11、SS7D、SS7E、SS8、SS9、HXD1D和HXD3D。根據(jù)各型機(jī)車牽引1 500 t貨物列車在平直道、6‰和12%的坡道上的平衡速度計(jì)算結(jié)果，除交流傳動電力機(jī)車HXD1D與HXD3D外，現(xiàn)有直流傳動內(nèi)燃和電力機(jī)車牽引1 500 t列車，無法滿足速度達(dá)到160 km/h時(shí)，仍有0.01m/s2的剩余加速度要求。按剩余加速度0.01 m/s2分析，HXD1D與HXD3D型交流傳動電力機(jī)車最大可以牽引26輛編組貨車，如表4所示。如按照《牽規(guī)》規(guī)定的、機(jī)車牽引旅客列車最高運(yùn)行速度上的剩余加速度仍大于0.03 m/s2的要求，則HXD1D與HXD3D型交流傳動電力機(jī)車只能牽引20輛快捷貨車。

表4　不同重量快捷貨物列車在不同速度上的剩余加速度　m·s-2

速度160 km/h客車最大軸重16.5 t，按列車最大編組20輛計(jì)算，列車牽引質(zhì)量為1 320 t?？旖葚涇囕S重18 t，按編組20輛計(jì)算，列車牽引質(zhì)量為1 440 t。根據(jù)上述分析結(jié)果，快捷貨物列車編組可在20～25輛之間，根據(jù)站場條件或運(yùn)輸需求確定，但牽引質(zhì)量不宜大于1 500 t。列車可采用HXD1D、HXD3D等交流傳動電力機(jī)車牽引。

2　列車制動主管壓力與貨車制動率

TG/01-2014《鐵路技術(shù)管理規(guī)程(普速鐵路部分)》(以下簡稱《技規(guī)》)第261條第20表注3規(guī)定：“旅客列車、特快及快速貨物班列自動制動機(jī)主管壓力為600 kPa；其他列車為500 kPa?！卑催@一規(guī)定，速度160 km/h快捷貨車制動系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)，應(yīng)以列車主管定壓600 kPa為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)和選取?？諝庵苿酉到y(tǒng)的性能還應(yīng)滿足主管定壓500 kPa的使用要求，以滿足與普通貨物列車聯(lián)掛需要?！都家?guī)》第263條第27表規(guī)定的貨物列車緊急制動距離限值如表5所示。

表5　貨物列車緊急制動距離限值及減速度要求

根據(jù)表5，最高運(yùn)行速度160 km/h的特快貨物班列，其實(shí)制動減速度應(yīng)達(dá)到0.79 m/s2，約為快速貨物班列的1.4倍；與快速貨物班列連掛時(shí)制動主管壓力及制動率不變，可滿足最高運(yùn)行速度120 km/h、緊急制動距離限值1 100 m的要求。特快貨物班列的實(shí)制動減速度約為普通貨物列車的1.7倍；與普通貨物列車連掛、主管定壓為500 kPa時(shí)，制動率降低約17%～19%,小于減速度要求降低的幅度，可滿足最高運(yùn)行速度120 km/h、緊急制動距離限值1 400 m的要求。不同類型的貨車連掛時(shí)的制動率差異因制動主管壓力的變化會有所減小，有利于降低列車縱向沖動。

根據(jù)當(dāng)前鐵路機(jī)車和貨車的技術(shù)水平，運(yùn)行于坡度不大于20‰的線路上的普通貨物列車及重載列車，其制動主管壓力宜統(tǒng)一至500 kPa,以縮短作業(yè)時(shí)間，消除定壓轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的貨車抱閘故障，提高運(yùn)輸效率。特快及快速貨物班列的減速度要求分別是與普通貨物列車的1.7倍和1.2倍，差別過大。若以主管壓力500 kPa為基準(zhǔn)確定160 km/h快捷貨車的制動率，則當(dāng)快捷貨車與客車連掛時(shí)，其制動率將提高約17%～19%，高于客車制動率，既增大了盤形制動裝置的制動功率，又增加了防滑器動作的概率、頻率和時(shí)間。根據(jù)TB/T 3009-2011《鐵道客車及動車組防滑裝置》，制動距離反而可能延長25%。因此，即使貨物列車制動主管壓力統(tǒng)一至500 kPa, 160 km/h快捷貨車的制動率仍應(yīng)以主管壓力600 kPa為基準(zhǔn)確定。

由于制動率差別過大，快捷貨車不宜與重載列車連掛。

3　采用電子防滑器的必要性

輪軌黏著系數(shù)受雨、霜、雪、油、落葉外界因素影響很大，線路沖擊導(dǎo)致的輪對瞬間減載也會使輪軌黏著力突然降低。我國輪軌黏著系數(shù)，如式(1)所示，是以潮濕軌面、約5%的打滑概率確定的。制動率不超過按該輪軌黏著系數(shù)公式確定的輪軌黏著允許限度時(shí)，雨雪天氣條件下，車輪打滑的概率不超過5%。按全天候天氣條件分析，車輪打滑的概率不超過3%。良好的車輛動力學(xué)性能可使這一概率進(jìn)一步降低。

(1)

制動系統(tǒng)配置電子防滑器后降低了車輪滑行、擦傷的概率和風(fēng)險(xiǎn)，制動力可相應(yīng)增加10%～30%?，F(xiàn)有旅客列車的緊急制動距離限值是以客車采用電子防滑器為前提制定的，減速度要求達(dá)到0.8 m/s2。特快及快速貨物班列的緊急制動距離限值是按客車運(yùn)用條件和環(huán)境確定的?？旖葚浳锪熊嚨木幗M輛數(shù)不少于速度160 km/h的旅客列車，最高運(yùn)行速度、緊急制動距離限值與旅客列車相同，車輛軸重則超過客車，因此，速度160 km/h的快捷貨車必須采用盤形制動裝置。由于無踏面制動、清掃或増黏裝置，車輪擦傷的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)大于普通貨車，根據(jù)國內(nèi)外相同速度等級客貨車輛的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)配備電子防滑器。在轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)、空間允許的條件下，機(jī)械式防滑器宜與踏面清掃裝置或増黏裝置配合使用，可降低車輪滑行、擦傷的風(fēng)險(xiǎn)。

機(jī)械防滑器依靠與輪對同步轉(zhuǎn)動的飛輪的慣性作為判別基準(zhǔn)，故只能以輪對的減速度作為輪對滑行的判據(jù)。為了防止誤動作，輪對減速度超過3～4 m/s2以上時(shí)才起作用；響應(yīng)時(shí)間為0.3～0.5 s。車輛低速運(yùn)行且輪對減速度很大時(shí)，由于動作滯后，可能車輪已經(jīng)抱死。由于飛輪帶動凸輪觸發(fā)排風(fēng)動作時(shí)的減速度離散度很大，故既滯后動作，又容易誤動作。由于存在機(jī)械磨損，因此壽命和可靠性比較低。而電子防滑器依據(jù)軸端的速度傳感器提供的信號進(jìn)行防滑控制，控制判據(jù)不僅包括減速度，還包括速度差、滑移率和沖動(減速度的變化率)，并且具有輪徑補(bǔ)償功能。即使輪對減速度不大，但其速度與列車速度的差值較大時(shí)也會作出反應(yīng)，其控制周期為0.1～0.2 s?，F(xiàn)代電子防滑器可以將滑移率控制在黏著系數(shù)最大的范圍內(nèi)，還可借助防滑器控制的微小蠕滑達(dá)到清理踏面的目的。以減速度的變化率作為判據(jù)，可以解決減速度變化過快時(shí)防滑響應(yīng)滯后的問題。當(dāng)輪對的速度、滑移率、減速度等參數(shù)回到正常范圍內(nèi)后，車輛的制動力能迅速恢復(fù)，而不會持續(xù)處于排風(fēng)狀態(tài)，可以最大限度地減少制動力的損失，縮小制動距離的延長量。

機(jī)械式防滑器在國內(nèi)沒有運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，歐洲也無大量使用機(jī)械式防滑器的經(jīng)驗(yàn)。為了降低車輪擦傷的風(fēng)險(xiǎn)，160 km/h的快運(yùn)貨車應(yīng)優(yōu)先采用電子防滑器。國外快速貨車也開始使用電子防滑器，如瑞典Gblss-y型快速棚車采用TF25SA型轉(zhuǎn)向架，是第一輛將電子防滑裝置投入商業(yè)運(yùn)行的貨運(yùn)車輛。

4　貨車供電方案

貨車采用電子防滑器的前提是獲得電源。貨車供電有兩種方式，一是機(jī)車或發(fā)電車集中供電，二是車輛自供電。

歐洲的快捷貨車有采用車輛自供電的先例。如，英國皇家郵政325型貨運(yùn)電動車組，車輛上沒有外部電源，照明、開門機(jī)構(gòu)和安全裝置所需電力都是由發(fā)電機(jī)和電池提供的。德國柏林工業(yè)大學(xué)2002年研制的、最高運(yùn)行速度達(dá)160 km/h的Leila快速貨車轉(zhuǎn)向架安裝了一個(gè)集成的電子智能故障診斷系統(tǒng)，擔(dān)當(dāng)軸承溫度、制動機(jī)狀態(tài)監(jiān)測和脫軌監(jiān)測，且具有車輪防滑功能。系統(tǒng)能源由小型太陽能蓄電池、軸承發(fā)電機(jī)或風(fēng)動發(fā)電機(jī)供給[3]。

我國目前尚無車輛自供電的成熟技術(shù)和運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)。電子防滑器、軸溫監(jiān)測系統(tǒng)等用電量低，不適合采用發(fā)電車集中供電。電控空氣制動系統(tǒng)(ECP)由機(jī)車上的子系統(tǒng)和各車輛上的子系統(tǒng)組成，可以很好地解決列車縱向沖動，也需要由機(jī)車上的子系統(tǒng)通過貫通列車的電纜向各車輛上的子系統(tǒng)供電。因此，應(yīng)優(yōu)先考慮機(jī)車集中供電方式，根據(jù)快捷貨物列車編組輛數(shù)、車輛所使用的電器設(shè)備總功率等確定供電功率、電壓和電纜導(dǎo)線的截面積。

例如，電子防滑器平時(shí)最大功耗15 W，防滑閥全部動作時(shí)功耗72 W，每輛車合計(jì)總功耗為87 W。ECP系統(tǒng)平均到每輛車的總功耗最大為10 W。軸溫報(bào)警器(用戶需要時(shí))功耗4 W。若加裝火災(zāi)報(bào)警裝置，火災(zāi)報(bào)警裝置平時(shí)功耗為10 W，報(bào)警狀態(tài)為30 W，全列按20%的車報(bào)警計(jì)算功率，則每輛車總功耗平均為16 W。每輛車上述用電設(shè)備合計(jì)總功耗為117 W?？紤]一定的裕量，車輛設(shè)計(jì)時(shí)電氣設(shè)備總功耗按1.5倍約180 W考慮設(shè)計(jì)，為后期增加監(jiān)測設(shè)備提供電源留有余地。實(shí)際上，在防滑閥沒有動作，火災(zāi)報(bào)警器沒有報(bào)警的情況下，每輛車正常運(yùn)行時(shí)的功耗為39 W。每列車的電子設(shè)備報(bào)警信息無線傳送裝置可安裝在機(jī)車上或首尾端車輛上，設(shè)備功耗不大于50 W。全車電源可以由機(jī)車直接供電，電壓制式為DC 110 V或DC 230 V。按20輛編組考慮,機(jī)車控制用電功率最大增加3.6 kW，平時(shí)運(yùn)行正常功耗不到1 kW。

為了加快快捷貨車的研發(fā)和投入使用的速度，滿足運(yùn)輸需求，現(xiàn)階段可研發(fā)和試驗(yàn)貨車自供電方案，在貨車上加裝發(fā)電設(shè)備，功率達(dá)到140 kW即可滿足電子防滑器和軸溫報(bào)警裝置的用電需求。亦可直接采用機(jī)車提供的DC 600 V電源，以滿足采用電子防滑器的快捷貨車的試驗(yàn)和使用需要。列車首尾車輛配置相同，需配備DC 600 V/DC 110 V的電源轉(zhuǎn)換裝置及免維護(hù)蓄電池箱，可根據(jù)需要配置電子設(shè)備報(bào)警信息無線傳送裝置。車端增設(shè)電力連接器，將機(jī)車輸出的DC 600 V電力引入充電機(jī)，將DC 600 V轉(zhuǎn)換成DC 110 V，輸出電壓在DC 118 V～DC 123 V范圍內(nèi)隨溫度補(bǔ)償、可調(diào)，供車輛上的電子防滑器以及車載軸溫監(jiān)測系統(tǒng)使用并給蓄電池充電。其他車輛通過貫通全列的DC 110 V輸電干線電纜獲取電源。DC 600 V供電正常情況下尾車的充電機(jī)不工作，蓄電池也不進(jìn)行充放電。如DC 600 V供電中斷或首車充電機(jī)故障，使尾車DC 110 V母線電壓過低時(shí)，可用尾車蓄電池為DC 110 V母線供電。車載用電設(shè)備應(yīng)適應(yīng)蓄電池電壓及線路壓降的變化。

5　空、重車調(diào)整裝置及制動控制閥

快捷貨車具有制動率高，減速度大，裝載貨物的品類變化多，載重變化范圍廣的特點(diǎn)。因此，其采用的空、重車調(diào)整裝置應(yīng)能使車輛制動率基本不隨載重變化，且適應(yīng)多級剛度及大撓度差的轉(zhuǎn)向架，并具有穩(wěn)定的動態(tài)輸出特性，因此，應(yīng)采用隨重式空、重車自動調(diào)整的裝置(以下簡稱自調(diào)裝置)，并應(yīng)滿足下列要求：

(1)自調(diào)裝置所需附加部件不得改變空氣制動機(jī)的特性。

(2)自調(diào)裝置容量應(yīng)能滿足制動系統(tǒng)執(zhí)行部件的配置，如直徑152～406 mm制動缸或與之相當(dāng)?shù)亩嘀苿痈紫到y(tǒng)的要求。

(3)無論空、重車位時(shí)，自調(diào)裝置應(yīng)能分5階段或以上達(dá)到制動缸最高壓力。

(4)自調(diào)裝置的空車位壓力初始值應(yīng)為(60±10 kPa)。

(5)制動力的調(diào)整必須根據(jù)載重自動地進(jìn)行，并應(yīng)考慮削弱車輛偏載的影響。運(yùn)行中動載荷變化不得顯著影響靜載重下制動力的調(diào)整。

(6)在制動過程中可能產(chǎn)生的控制信號壓力波動，不得使本次制動所產(chǎn)生的制動力大小發(fā)生變化。

(7)運(yùn)行過程中，稱重裝置的耗風(fēng)量不得影響正常制動作用。

(8)在制動主管600 kPa定壓時(shí)，制動缸壓力最大值應(yīng)為(430±10kPa)。

空氣控制閥應(yīng)與隨重式空重車調(diào)整裝置組成間接作用式空氣制動系統(tǒng)，制動缸的壓力由容積室壓力決定，以實(shí)現(xiàn)真正的空重車無級調(diào)整，自動消除高速運(yùn)行時(shí)車輛振動的影響，使制動缸壓力保持準(zhǔn)確、穩(wěn)定。不僅可取消降壓氣室之類的無效容積，減少壓力空氣的浪費(fèi)，還可適應(yīng)盤形制動裝置的多制動缸系統(tǒng)，滿足防滑器的運(yùn)用要求。

對控制閥的主要性能要求建議如下：

(1)控制閥在定壓600 kPa和500 kPa時(shí)均能正常工作；

(2)控制閥應(yīng)能與通用的機(jī)車制動機(jī)相匹配，適應(yīng)機(jī)車制動機(jī)自動補(bǔ)風(fēng)或無自動補(bǔ)風(fēng)操縱的要求；

(3)為適應(yīng)快捷貨物列車運(yùn)用要求，控制閥應(yīng)具有充氣、緩解、加速緩解、常用制動、保壓、緊急制動等作用，緊急制動時(shí)，制動缸壓力應(yīng)有二段上升，躍升壓力應(yīng)為110～170 kPa；

(4) 控制閥的緊急制動波速不小于250 m/s，常用制動波速應(yīng)不小于180 m/s，緩解波速不應(yīng)小于150 m/s；

(5)為適應(yīng)短編組(20輛左右)和混編需要，制動缸充、排氣時(shí)間范圍為：制動缸上升5～7 s，制動缸緩解7～9 s。

(6)控制閥應(yīng)具有半自動緩解功能。

6　盤形制動裝置

根據(jù)國外經(jīng)驗(yàn)，速度超過120 km/h的快速貨車無一例外地采用了盤形制動技術(shù)。我國160 km/h的客車軸重只有16.5 t，每軸安裝2套由規(guī)格為φ640 mm×110 mm的通風(fēng)式鑄鐵制動盤和規(guī)格175 cm2的合成閘片組成的盤形制動裝置，每套盤形制動裝置承擔(dān)的制動功率不小于154 kW。多年的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)表明，制動盤出現(xiàn)制動熱裂紋損傷的概率及閘片的磨耗速率都比較高，因此，其實(shí)際承擔(dān)的制動功率可作為盤形制動裝置的允許極限功率。

Y-37轉(zhuǎn)向架也是每軸2套盤形制動裝置，但附帶踏面清掃裝置(表6)。采用踏面清掃裝置的好處是不僅可以改善輪軌黏著狀態(tài)，降低車輪制動擦傷的風(fēng)險(xiǎn)，特別適合采用機(jī)械式防滑器的系統(tǒng)，而且可以分擔(dān)約30%部分制動力,減輕制動盤和閘片承受的制動熱負(fù)荷，提高制動盤和閘片的壽命。我國早期設(shè)計(jì)制造的速度160 km/h的準(zhǔn)高速客車除了采用了每軸2套盤形制動裝置外，還裝有鑄鐵閘瓦踏面制動裝置。隨著我國自主研制的電子防滑器的推廣運(yùn)用，才逐漸取消了踏面清掃裝置，但制動盤裂紋損傷的問題也隨之突顯出來。DRRS-160型轉(zhuǎn)向架則直接采用了每軸3套盤形制動裝置。這些經(jīng)驗(yàn)值得吸收和借鑒。

表6　快捷貨車主要參數(shù)和制動系統(tǒng)配置

我國尚未開展盤形制動裝置制動熱負(fù)荷的研究。速度160 km/h快捷貨車軸重18 t，軸平均制動功率不小于336 kW。若每軸安裝2套盤形制動裝置，則每套制動裝置承擔(dān)的制動功率不小于168 kW，超過了客車盤形制動裝置承擔(dān)的制動熱負(fù)荷約9%。若仍采用現(xiàn)有鑄鐵材質(zhì)和規(guī)格，則制動盤仍有較大的熱損傷風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)考慮借鑒DRRS-160的經(jīng)驗(yàn)，采用3套φ610鑄鐵制動盤，總摩擦面積增加41%，可降低制動盤的制動熱負(fù)荷。合成閘片可借鑒25 t軸重機(jī)車的經(jīng)驗(yàn)，采用200 cm2的規(guī)格，摩擦面積可增加14%。

為了降低簧下質(zhì)量，簡化結(jié)構(gòu)，建議采用2套φ640或φ610的鑄鋼制動盤。貨車采用輾鋼或鑄鋼車輪，配用合成閘瓦。國外鑄鋼制動盤也有配用合成閘片的先例。早期有關(guān)合成閘片的UIC規(guī)程，如1980年第2版、1985年第3版UIC 541-3《制動裝置 盤形制動裝置及其閘片》中均規(guī)定，閘片驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，至少用一個(gè)鑄鋼制動盤和一個(gè)鑄鐵制動盤進(jìn)行試驗(yàn)，制動盤規(guī)格為φ640 mm×110 mm。CRH1型動車組最高運(yùn)行速度250 km/h，拖車原設(shè)計(jì)采用鑄鐵制動盤與合成閘片的配置，后因運(yùn)用中制動熱負(fù)荷超過鑄鐵制動盤的耐熱極限，而改為鑄鋼制動盤與合成閘片的配置，未再出現(xiàn)制動盤大面積裂損問題，制動性能滿足運(yùn)用要求。最高速度300 km/h的高速列車均采用鑄鋼或鍛鋼制動盤。在國際鐵路聯(lián)盟規(guī)程UIC 541-3：2010的附錄Ⅰ“獲準(zhǔn)用于國際聯(lián)運(yùn)的閘片”[4]中，表1.1a明示了兩種可用于最高速度300 km/h高速列車的有機(jī)合成閘片。合成閘片不僅可以配合鑄鋼制動盤使用，而且適用于速度300 km/h的高速列車，可承擔(dān)13.8MJ的制動能量。因此，應(yīng)加快開展適用于快捷貨車的鑄鋼制動盤及配套合成閘片的研究、試驗(yàn)。

7　 結(jié)論與建議

(1)快捷貨車最高運(yùn)行速度160 km/h，列車牽引質(zhì)量1 500 t，編組20～25輛，緊急制動距離限值1 400 m。

(2)應(yīng)以主管定壓600 kPa為基準(zhǔn)確定制動系統(tǒng)的配置和技術(shù)參數(shù)。

(3)應(yīng)優(yōu)先采用電子防滑器，采用列車集中供電方式。現(xiàn)階段可研發(fā)和試驗(yàn)貨車自供電方案，在貨車上加裝功率不小于140 W的發(fā)電設(shè)備，滿足電子防滑器和軸溫報(bào)警裝置的用電需求。亦可采用機(jī)車提供的DC 600 V電源，快捷貨物列車車首尾車輛配置DC 600 V/DC 110 V的電源轉(zhuǎn)換裝置及免維護(hù)蓄電池箱，其他車輛通過貫通全列的DC 110 V輸電干線電纜獲取電源。

(4)采用機(jī)械式防滑器時(shí)，建議增設(shè)踏面増黏裝置。

(5)應(yīng)采用隨重式空、重車自動調(diào)整的裝置，與二壓力制動控制閥組成間接作用式空氣制動系統(tǒng)。建議制動缸充氣時(shí)間為5～7 s，制動缸排氣時(shí)間為7～9 s。

(6)快捷貨車運(yùn)用條件與行郵車和客車相同，但軸重18 t,超過行郵車和客車。建議采用每軸2套鑄鋼制動盤與合成閘片的配置。應(yīng)盡快開展相關(guān)研究試驗(yàn)工作。

[1]亢巨龍，吳云云.國外鐵路快捷貨運(yùn)發(fā)展及其對我國的啟示[J]，中國鐵路，2008,(5):63-66.

[2]中國鐵道科學(xué)研究院運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所.160 km/h快捷貨車總體技術(shù)條件研究 運(yùn)輸組織部分[R].2015.

[3]中國鐵道科學(xué)研究院.快捷運(yùn)輸裝備技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證報(bào)告[R].2015.

[4]UIC Code 541-3:2010 Brakes-Disc brakes and their applications-General conditions for the certification of brake parts [S].

Research on Collectivity Technology of Brake System for Express Freight Wagon

WANGJingbo,YAOXiaopei,LUYang

(Locomotive and Car Research Institute, China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081, China)

The primary operation conditions are analyzed regarding the brake system for express freight wagons. On the basis of the analysis, the design reference condition, configuration recommendation and the related requirements of the brake system are discussed. The conclusions and suggestions are put forward.

brake system; express freight wagon

1008-7842 (2016) 04-0001-05

??)男，研究員(

2016-02-17)

U272

Adoi:10.3969/j.issn.1008-7842.2016.04.01

*中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2015J004-A)