SQ6型凹底雙層運(yùn)輸汽車專用車的集成制動(dòng)應(yīng)用

李 政

(中車山東機(jī)車車輛有限公司， 濟(jì)南 250022)

目前我國(guó)國(guó)內(nèi)鐵路貨車的制動(dòng)裝置大部分仍為傳統(tǒng)的制動(dòng)杠桿推拉的型式，由控制通路的閥體采用“一進(jìn)四出”的制動(dòng)管連接方式。利用充氣緩解，減壓制動(dòng)的原理。由于各種車輛結(jié)構(gòu)空間不同，局限性很大。隨著一些專用車的應(yīng)用，傳統(tǒng)的制動(dòng)杠桿推拉式制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，有時(shí)候?qū)?huì)采用多級(jí)制動(dòng)的方式，這樣就會(huì)降低制動(dòng)的傳遞效率，各個(gè)制動(dòng)元件相互連接處也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)抗磨等狀況，使得制動(dòng)裝置作用的可靠性與安全性降低。而結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊，占用空間少的，傳動(dòng)效率高，可靠性高等優(yōu)勢(shì)的集成制動(dòng)裝置得到了應(yīng)用。

集成制動(dòng)是指通過改變制動(dòng)缸和閘瓦間隙調(diào)整器的外型、尺寸，二者安裝在轉(zhuǎn)向架上，使制動(dòng)缸壓力直接作用在轉(zhuǎn)向架上，控制轉(zhuǎn)向架制動(dòng)緩解的制動(dòng)型式。與傳統(tǒng)的制動(dòng)拉桿傳遞制動(dòng)力的作用方式相比，集成制動(dòng)具有傳遞效率高效，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，質(zhì)量輕，適用范圍廣等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外的一些鐵路貨車中得到了應(yīng)用[1]。目前我國(guó)已經(jīng)在轉(zhuǎn)K2、轉(zhuǎn)K6型貨車轉(zhuǎn)向架上對(duì)集成制動(dòng)裝置進(jìn)行了安裝和推廣。2016年下旬，在最新的一批SQ6型凹底雙層運(yùn)輸汽車專用車上也得到了推廣，中車山東機(jī)車車輛有限公司根據(jù)主導(dǎo)廠的設(shè)計(jì)圖紙也安裝使用。

SQ6型凹底雙層運(yùn)輸汽車專用車上集成制動(dòng)裝置有兩種型式，即適用840 mm輪徑的BAB-2型集成制動(dòng)裝置以及DAB-1型集成制動(dòng)裝置。

1 集成制動(dòng)裝置在SQ6型凹底雙層運(yùn)輸汽車專用車上的應(yīng)用

1.1 SQ6型凹底雙層運(yùn)輸汽車專用車(簡(jiǎn)稱：SQ6雙汽)上BAB-2型集成制動(dòng)裝置應(yīng)用

(1) 基本構(gòu)造

表1 壓縮式閘瓦間隙調(diào)整器的主要性能參數(shù)和尺寸

BAB-2型制動(dòng)裝置選用的203 mm(8″)規(guī)格的制動(dòng)缸以及YST-280型壓縮式閘瓦間隙調(diào)整器[4]。

(2) BAB-2型集成制動(dòng)裝置制動(dòng)傳動(dòng)原理

120-1閥將副風(fēng)缸的風(fēng)通入位于轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)缸，使制動(dòng)缸的壓力增大，壓力作用制動(dòng)缸推桿，通過制動(dòng)缸推桿將壓力轉(zhuǎn)化為推力，從而作用于前制動(dòng)杠桿，通過閘瓦間隙調(diào)整器的作用將力傳遞到后制動(dòng)杠桿上，進(jìn)而推動(dòng)制動(dòng)梁將閘瓦推到車輪踏面，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

(3) 制動(dòng)緩解指示判斷

列車試驗(yàn)主要檢查制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)、緩解作用是否正常。觀察制動(dòng)缸行程指示器(三角旗)與行程范圍指示牌相對(duì)位置?；钊谐讨甘酒?三角旗)的長(zhǎng)豎直邊在活塞行程范圍方形顯示框范圍內(nèi)為合格,否則為不合格；緩解指示孔起始邊為緩解到位指示。檢查人員通過轉(zhuǎn)向架側(cè)架三角孔，在車輛兩側(cè)均可進(jìn)行活塞行程檢查。見圖1[2]。

圖1 活塞行程指示器

1.2 SQ6雙汽DAB-1型集成制動(dòng)裝置

(1) 基本構(gòu)造

DAB-1型集成制動(dòng)裝置主要結(jié)構(gòu)有制動(dòng)梁、制動(dòng)缸、壓縮式閘瓦間隙調(diào)整器，制動(dòng)杠桿等部分。DAB-1型集成制動(dòng)裝置的制動(dòng)缸可分為帶有手制動(dòng)(圖2)和不帶有手制動(dòng)的(圖3)，二者之間的主要區(qū)別是有無手制動(dòng)杠桿[5]。單元制動(dòng)缸的主要性能參數(shù)見表2單元制動(dòng)缸的主要性能參數(shù)[6]。

1-手制動(dòng)杠桿；2-閘調(diào)器；3-制動(dòng)缸；4-推鐵。圖2 帶手制動(dòng)的單元制動(dòng)缸

1-閘調(diào)器；2-制動(dòng)缸。圖3 不帶手制動(dòng)的單元制動(dòng)缸

序號(hào)單元制動(dòng)缸規(guī)格/mm×mm×mm制動(dòng)缸活塞最大行程/mm制動(dòng)缸活塞設(shè)定行程(空車位)/mm伸縮桿最大行程/mm最大允許壓力值/kN15.4×178×12016080±1029.513026.3×178×12016080±1025.513037.2×178×120200100±1028.013048.2×178×120200100±1024.513059.2×178×120200110±1024.0130

DAB-1型集成制動(dòng)裝置選用的單元制動(dòng)缸規(guī)格號(hào)為5.4×178×120。

(2) DAB-1型集成制動(dòng)裝置制動(dòng)傳動(dòng)原理

120-1閥將副風(fēng)缸的風(fēng)通入位于轉(zhuǎn)向架的制動(dòng)缸，使制動(dòng)缸的壓力增大，通過制動(dòng)缸推桿將壓力轉(zhuǎn)化為推力，從而作用于閘瓦間隙調(diào)整器，通過閘瓦間隙調(diào)整器的作用傳遞到制動(dòng)梁上，進(jìn)而推動(dòng)制動(dòng)梁將閘瓦推到車輪踏面，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

(3) 制動(dòng)緩解指示判斷

向制動(dòng)缸內(nèi)充入壓縮空氣，觀察閘瓦貼靠車輪情況。緩解后，外套筒上的黃色行程指示器尾端應(yīng)在伸縮桿上的白色緩解標(biāo)志環(huán)帶(第1道凸環(huán)，從伸縮桿端部起算)內(nèi)，空車制動(dòng)位，外套筒上的黃色行程指示器尾端應(yīng)在伸縮桿上的綠色行程標(biāo)志環(huán)帶(第2道凸環(huán))內(nèi);緩解位，黃色行程指示器的尾端應(yīng)在伸縮桿上的白色緩解標(biāo)志環(huán)帶(第1道凸環(huán))內(nèi)，見圖4。通俗的講檢查制動(dòng)緩解時(shí)，緩解指示牌在制動(dòng)位置為紅線和黃線之間，緩解位置為白線上[5]。

1.3 SQ6雙汽裝用集成制動(dòng)特點(diǎn)

SQ6雙汽雖然車體較長(zhǎng)，換長(zhǎng)系數(shù)達(dá)到了2.4，但作為能拉運(yùn)雙層汽車的鐵路特種車，車體底架凹底且大部分都裝有防火板夾層，整車制動(dòng)系統(tǒng)布局的局限性仍是很大，采用傳統(tǒng)制動(dòng)杠桿推拉式的制動(dòng)型式需要在底架布局兩套制動(dòng)缸和閘調(diào)器，制動(dòng)杠桿傳遞方面也增加了曲拐組成，傳遞效率受到的影響較大。傳統(tǒng)的制動(dòng)杠桿推拉式雖然可以滿足SQ6雙汽的各項(xiàng)性能指標(biāo)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空間較大。位于兩端的閘瓦間隙調(diào)整器在調(diào)節(jié)超過230mm便經(jīng)常出現(xiàn)死點(diǎn)，制動(dòng)杠桿托架，制動(dòng)杠桿支點(diǎn)吊座焊接要求極高，在現(xiàn)車生產(chǎn)過程中，需要反復(fù)的調(diào)整，難以保證制動(dòng)杠桿水平，在閘瓦間隙調(diào)整器的重力及拉力推力作用下，制動(dòng)力不均勻，制動(dòng)杠桿和曲拐也就易出現(xiàn)抗磨現(xiàn)象。在生產(chǎn)過程中，一旦底架附屬件出現(xiàn)誤差累計(jì)以及焊接變形等因素會(huì)發(fā)生制動(dòng)杠桿抗磨現(xiàn)象，影響制動(dòng)效果。在制動(dòng)位，制動(dòng)缸推桿，閘調(diào)器，制動(dòng)杠桿支點(diǎn)端需保持水平，現(xiàn)實(shí)中這一點(diǎn)頻頻發(fā)生問題，返工率較高。空間狹小，也增加制動(dòng)組裝者操作的困難。采用集成制動(dòng)卻可以解決這些問題，而且制動(dòng)傳遞效率較高，結(jié)構(gòu)緊湊，在一定程度上減少了車體自重，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，靈敏度高，適應(yīng)性也較強(qiáng)，制造成本低，經(jīng)濟(jì)效益高。

圖4 制動(dòng)緩解過程圖

(1)采用傳統(tǒng)制動(dòng)杠桿推拉式制動(dòng)裝置時(shí)，在進(jìn)行閘瓦壓力試驗(yàn)。

①空車常用狀態(tài)下得到閘瓦壓力K總=88.7 kN，制動(dòng)缸壓力pz=354.1 kPa,自重38.6 t。制動(dòng)缸直徑dz=203 mm，

(1)

(2)

(2) 當(dāng)采用BAB-2型集成制動(dòng)裝置時(shí)。

①空車常用狀態(tài)下得到閘瓦壓力K總=78.2 kN，自重38.3 t，制動(dòng)缸壓力pz=361.7 kPa,制動(dòng)倍率rz=4.6×2=9.2，制動(dòng)缸直徑dz=203。

106=0.73

② 空車緊急狀態(tài)下得到閘瓦壓力K總=85.6 kN，制動(dòng)缸壓力pz=373.3 kPa,

106=0.77

(3)當(dāng)采用DAB-1型集成制動(dòng)裝置時(shí)，在進(jìn)行閘瓦壓力試驗(yàn)。

①空車常用狀態(tài)下得到閘瓦壓力K總=81.4 kN，制動(dòng)缸壓力pz=351.5 kPa, 自重38.3 t制動(dòng)倍率rz=6.6×2=13.2制動(dòng)缸直徑dz=178 mm。

106=0.71

② 空車緊急狀態(tài)下得到閘瓦壓力K總=89.6 kN，制動(dòng)缸壓力pz=361.7 kPa,

106=0.75

空走時(shí)間和空走距離計(jì)算

制動(dòng)距離：SZ=Sk+Se

(3)[7]

式中Sk為空走距離，m；Se為有效制動(dòng)距離，m；

Sk=v0·tk/3.6

(4)[7]

式中v0=120km/h；tk為空走時(shí)間；tk=(1.6+0.065n)(1-0.028ij)，機(jī)車牽引編組數(shù)n=29，加算坡道千分?jǐn)?shù)ij取-5；tk=(1.6+0.065×29)(1+0.028×5)=3.9729

Sk=v0·tk/3.6=120×3.9729÷3.6

=132.43(m)

(5)[7]

(6)[7]

式中速度間隔的初速度v1=120 km/h；和末速度v2=0 km/h;βh在緊急制動(dòng)時(shí)取1；φh為換算摩擦系數(shù)，對(duì)于高摩合成閘瓦

(7)[7]

式中K為每塊閘瓦壓力，kN；v為列車運(yùn)行速度，km/h。

ω0=2.23+0.005 3v+0.000 675v2

式中v為運(yùn)行速度，60 km/h；

ω0= 2.23+0.005 3×120+0.000 675×

602=4.978

(8)

1 088.1(m)

1 034.1(m)

Sz2=Sk2+Se2=132.3+1 088.1=

1 220.4(m)<1 400(m)，滿足要求

Sz1=Sk1+Se1=132.3+1 034.1=

1 166.4(m)<1 400(m)，滿足要求

通過計(jì)算，我們可以看出傳遞效率有明顯的提升,集成制動(dòng)傳遞效率也明顯提高。而且有效制動(dòng)距離小于理論值，制動(dòng)力滿足剎車條件且不會(huì)滑行,停車安全可靠。

1.4 生產(chǎn)的過程控制

1.4.1制動(dòng)缸壓力問題

集成制動(dòng)本身已是成熟的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，但對(duì)于SQ6雙汽是首次，在生產(chǎn)過程中暴露了一些問題。在試制生產(chǎn)過程中，在緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸缸壓超出理論范圍350～380 kPa，壓力過大使閘瓦壓力過大，容易造成滑行。為此增大了接到制動(dòng)缸的管路容積，在有限的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，采用的更換管路的規(guī)格。采用變徑接頭將DN20支管轉(zhuǎn)換成DN32主管，這樣就增加了制動(dòng)管路的容積，從而使制動(dòng)缸壓力保持在有效范圍內(nèi)。

1.4.2管路布局問題

SQ6雙汽允許的最小曲率半徑為145 m，由于車輛較長(zhǎng)、自重較大，在通過小于145 m曲率半徑時(shí)確實(shí)會(huì)發(fā)生制動(dòng)管路與車輪踏面相接觸摩擦的現(xiàn)象，當(dāng)然這也跟通過彎道的速度有關(guān)，為此在與車輪輪餅相近的兩側(cè)DN20支管進(jìn)行了更改，向車體中心即遠(yuǎn)離輪餅端移動(dòng)15 mm，這樣避免極端情況的出現(xiàn)造成列車突然制動(dòng)的現(xiàn)象，保證行車安全。

BAB-2型集成制動(dòng)裝置與DAB-1型集成制動(dòng)裝置在制動(dòng)管路布局中除了與轉(zhuǎn)向架上集成制動(dòng)制動(dòng)缸連接的管路不同外(BAB-2型比DAB-1型多了一種管路)還有一種DN15管路不同，在更換集成制動(dòng)轉(zhuǎn)向架時(shí)，二者并不通用，采用BAB-2型集成制動(dòng)的車體落在DAB-1型集成制動(dòng)的車體上會(huì)發(fā)現(xiàn)該DN15管路很大幾率在重車位時(shí)與轉(zhuǎn)向架發(fā)生干涉，影響行車安全。將該種管路改成了DAB-1型的集成制動(dòng)形式，安全可靠，互換性強(qiáng)。

1.4.3緩解指示問題

SQ6雙汽裝用集成制動(dòng)的閘瓦離車輪踏面距離間隙小，在裝用BAB-2型集成制動(dòng)裝置生產(chǎn)過程中，閘瓦沒有離開車輪時(shí)用工具推動(dòng)制動(dòng)梁或閘瓦便可以輕松離開車輪踏面，這種情況是假抱緊狀態(tài)，不影響制動(dòng)緩解性能。

另一種行程緩解指示牌發(fā)現(xiàn)其在緩解時(shí)并沒有回到指定位置，閘調(diào)器沒有恢復(fù)其調(diào)整長(zhǎng)度。經(jīng)過分析我們得出造成制動(dòng)緩解不良的主要問題有以下兩點(diǎn)。1、組裝問題，制動(dòng)杠桿抗磨。在單車試驗(yàn)過程中需要對(duì)閘調(diào)器進(jìn)行性能試驗(yàn)即閘瓦間隙增大減小試驗(yàn)，通過試驗(yàn)，閘調(diào)器調(diào)節(jié)作用良好。所以引發(fā)的問題關(guān)鍵在于轉(zhuǎn)向架上的集成制動(dòng)組裝，為此對(duì)制動(dòng)缸后支點(diǎn)的杠桿進(jìn)行打磨處理，使其與制動(dòng)缸配合間隙增大，我們發(fā)現(xiàn)制動(dòng)缸緩解到位，制動(dòng)緩解作用良好，為此在后續(xù)生產(chǎn)過程中，經(jīng)與主導(dǎo)廠進(jìn)行溝通，進(jìn)行了配合尺寸的更改，效果良好；2、閘瓦間隙調(diào)整器本身的質(zhì)量問題。有些閘調(diào)器在做閘瓦間隙增大減小試驗(yàn)時(shí)，作用不良。因此對(duì)閘調(diào)器進(jìn)行了獨(dú)自的性能試驗(yàn)，在整體試驗(yàn)和分部試驗(yàn)時(shí)均發(fā)生不合格現(xiàn)象。

在裝用DAB-1型集成制動(dòng)裝置的SQ6雙汽生產(chǎn)過程中也出現(xiàn)制動(dòng)緩解不良現(xiàn)象，其原因：(1)組裝問題，在組裝制動(dòng)缸和閘瓦間隙調(diào)整器時(shí)緩解指示牌沒有水平，組裝角度有問題；(2)閘瓦間隙調(diào)整器本身的復(fù)位點(diǎn)沒有控制住，制動(dòng)緩解指示牌沒有到達(dá)指定位置；手制動(dòng)杠桿不水平導(dǎo)致手制動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)鏈蹄環(huán)抗滑輪座，在圖紙中只有手制動(dòng)杠桿的水平尺寸而無垂直定位尺寸。經(jīng)過多臺(tái)車的測(cè)量，我們發(fā)現(xiàn)影響因素為閘調(diào)器的角度問題，只保證了水平距離而沒保證垂直距離。通過與主導(dǎo)廠溝通確定了手制動(dòng)拉桿的垂直距離，杜絕了類似問題。

2 前景應(yīng)用及改進(jìn)意見

采用集成制動(dòng)裝置解決了傳統(tǒng)制動(dòng)杠桿推拉式制動(dòng)效率低以及有些車型結(jié)構(gòu)空間的限制。集成制動(dòng)裝置利用平行四邊形原理，比傳統(tǒng)的制動(dòng)裝置提高了制動(dòng)力，能夠最低限度的減少自重，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，而且靈敏，能有效的減少車輪和閘瓦的磨耗，經(jīng)濟(jì)效果明顯，在試運(yùn)過程中并無大事故的發(fā)生，可靠性良好[8]。個(gè)人認(rèn)為，SQ6雙汽裝用集成制動(dòng)在40 dm3風(fēng)缸組成

采用型式過于復(fù)雜，就以往經(jīng)驗(yàn)而言，并沒有必要增加鞍座組成的防吊脫形式，40 dm3風(fēng)缸可以采用常用吊裝的方式即可，而且利用密封膠涂抹起到緩沖作用的方法過于費(fèi)力，橡膠墊就可以代替密封膠而且操作方便，省力。管路較長(zhǎng)，不方便操作者組裝，需更優(yōu)化的布局?？偟膩碚f集成制動(dòng)裝置的前景還是樂觀的，值得推廣。

[1] 白文雖.貨車集成式基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的研究[D].成都：西南交通大學(xué),2011.

[2] 中國(guó)鐵路總司.TJ/CL459-2016 BAB型轉(zhuǎn)向架集成制動(dòng)裝置技術(shù)條件[S].

[3] 中國(guó)鐵路總司.TJ/CL460-2016 BAB型轉(zhuǎn)向架集成制動(dòng)裝置制動(dòng)缸技術(shù)條件[S].

[4] 中國(guó)鐵路總司.TJ/CL461-2016 壓縮式閘瓦間隙調(diào)整器技術(shù)條件[S].

[5] 中國(guó)鐵路總司.TJ/CL463-2016 DAB型轉(zhuǎn)向架集成制動(dòng)裝置技術(shù)條件[S].

[6] 中國(guó)鐵路總司.TJ/CL464-2016 DAB型單元制動(dòng)缸技術(shù)條件[S].

[7] 張中央.列車牽引計(jì)算[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.

[8] 馬崇年.NYAB公司TMB-60型鐵路貨車制動(dòng)裝置[J].國(guó)外鐵道車輛.20014(5):45.