國內(nèi)軌道車輛撒砂裝置探討及展望

王晟晟 陳 誠

（湖南聯(lián)誠電氣科技有限公司,湖南 株洲412001）

1 國內(nèi)撒砂裝置種類

根據(jù)TB/T3254-2019《機車車輛撒砂裝置》規(guī)定，國內(nèi)撒砂裝置分為重力式和差壓式。以下針對這兩種類型的撒砂裝置進行介紹。

1.1 重力式撒砂裝置

國內(nèi)重力式撒砂裝置統(tǒng)稱為撒砂閥，主要利用砂子的重力流動，借助壓縮空氣將砂粒吹出。使用比較廣泛的主要有三種，以下簡稱為撒砂閥Ⅰ型、撒砂閥Ⅱ型、撒砂閥Ⅲ型。

1.1.1 撒砂閥Ⅰ型

撒砂閥Ⅰ型結(jié)構(gòu)呈7 字狀結(jié)構(gòu)，工作原理為：總進風(fēng)進入后分成兩路，一路通過噴嘴吹向砂箱底部，以便于吹散砂粒沿砂腔通道B 流出；另一路通入吹砂風(fēng)口，其吹出的壓縮空氣使吹散的砂粒沿砂腔通道A 經(jīng)砂管吹向軌面。撒砂閥總進風(fēng)上設(shè)計有縮堵，通過改變風(fēng)道的截斷面控制撒砂量。

圖1 撒砂閥Ⅰ型示意圖

主要優(yōu)點：（1）撒砂閥采用鑄件結(jié)構(gòu)，成本低、結(jié)構(gòu)簡單；（2）對砂粒要求低；（3）使用維護簡單，通過自身的清理口即可進行維護。主要缺點：（1）砂粒消耗高、精度低；（2）噴嘴埋于砂子內(nèi)，易被砂粒堵塞影響撒砂；（3）撒砂呈拋物線狀彈射至車輪踏面和輪軌之間，撒砂利用率低。撒砂閥主要用于韶1、韶2、韶3、韶4電力機車及東風(fēng)內(nèi)燃機車。

1.1.2 撒砂閥Ⅱ型

撒砂閥Ⅱ型結(jié)構(gòu)呈S 狀結(jié)構(gòu)，工作原理為：總風(fēng)進入進風(fēng)蓋分成兩路，一路攪砂風(fēng)咀將腔體A 內(nèi)的砂子揚起，另一路吹砂風(fēng)咀將揚起的砂子經(jīng)腔體B 吹出。撒砂閥上設(shè)計有風(fēng)門調(diào)節(jié)桿，通過調(diào)整兩個風(fēng)道孔的重合截面控制撒砂量如圖2。

主要優(yōu)點：（1）撒砂閥采用鑄件結(jié)構(gòu)，成本低、結(jié)構(gòu)簡單；（2）對使用的砂粒要求低；（3）使用維護簡單，通過砂堵即可對內(nèi)部砂腔進行維護。主要缺點：（1）砂粒消耗高、精度低；（2）撒砂風(fēng)咀位于砂腔頂部，有幾率被揚起的砂粒吸入導(dǎo)致其堵塞；（3）風(fēng)咀對砂腔直接沖擊易被磨損；（4）撒砂呈拋物線狀彈射至車輪踏面和輪軌之間，撒砂利用率低。撒砂閥主要用于韶4、韶6、韶8、韶9 型電力機車、神華八軸、HXD3D 型電力機車。

圖2 撒砂閥Ⅱ型示意圖

1.1.3 撒砂閥Ⅲ型

撒砂閥Ⅲ型呈T 字型結(jié)構(gòu)，主要由撒砂閥體、出砂法蘭等組成。工作原理為：砂箱內(nèi)砂粒向下流動，靠自身堆積進入撒砂裝置內(nèi)部腔體，然后由風(fēng)管中通入的壓縮氣體吹出。

圖3 撒砂閥Ⅲ型示意圖

主要優(yōu)點：（1）撒砂閥采用鑄件結(jié)構(gòu)，成本低、結(jié)構(gòu)簡單；（2）對使用的砂粒要求低；（3）使用維護簡單，通過撒砂閥自身的螺紋堵塞即可對撒砂閥內(nèi)部砂腔進行維護；（4）集成了機械調(diào)整撒砂量部件。主要缺點：（1）砂粒消耗高、精度低；（2）耗風(fēng)量比較大；（3）撒砂呈拋物線狀彈射至車輪踏面和輪軌之間，撒砂利用率低。該撒砂閥主要用于ND5、HXN3、HXN5、和諧5B 型內(nèi)燃機車。

1.2 壓差式撒砂裝置

國內(nèi)壓差式撒砂裝置統(tǒng)稱為撒砂器，此類型撒砂器主要利用砂箱內(nèi)外壓力差而驅(qū)動砂粒流動。使用比較廣泛的主要有三種，以下簡稱為撒砂器Ⅰ型、撒砂器Ⅱ型、撒砂器Ⅲ型。

1.2.1 撒砂器Ⅰ型

撒砂器Ⅰ型呈T 字型結(jié)構(gòu)，工作原理為：當機車系統(tǒng)啟動，干燥風(fēng)口P1 和加熱板工作，這時撒砂器處于微風(fēng)加熱狀態(tài)，無砂粒排出，當需要撒砂時，進風(fēng)口P2 開始提供大的風(fēng)量，出砂管與砂箱形成的內(nèi)外壓力差將導(dǎo)砂蓋內(nèi)的砂子吹起排出出砂管，導(dǎo)砂蓋外層砂粒不斷補充，達到撒砂的目的。

主要優(yōu)點：（1）撒砂精度高；（2）設(shè)計有加熱裝置，可以防止砂箱砂粒板結(jié)；（3）撒砂噴射速度高；（4）砂粒不和風(fēng)嘴接觸。主要缺點：（1）對砂粒要求高；（2）維護困難，需撒砂器整體拆卸維護；（3）需外加節(jié)流閥進行撒砂量調(diào)整。該撒砂器主要用于DJ1型、DJ4 型、HXD1B 型、HXD1C 型電力機車。

1.2.2 撒砂器Ⅱ型

撒砂器Ⅱ型呈S 型結(jié)構(gòu)，工作原理為：撒砂器Ⅱ型屬氣流壓差式原理，撒砂總風(fēng)由單向閥進入后到達風(fēng)嘴1、風(fēng)嘴2，分別能將進入腔體內(nèi)的砂粒進行攪起和吹出。另一常風(fēng)口風(fēng)嘴有較小風(fēng)量排出，風(fēng)壓很小，不足以吹動砂粒，但能吹入砂堆中并滲透至砂粒間，配套加熱裝置使用防止砂粒板結(jié)。

圖4 撒砂器Ⅱ型示意圖

主要優(yōu)點：（1）撒砂精度高；（2）設(shè)計有加熱裝置，可以防止砂箱砂粒板結(jié)；（3）撒砂噴射速度高。主要缺點：（1）對砂粒要求高；（2）風(fēng)嘴位于砂腔頂部，有幾率被揚起的砂粒吸入導(dǎo)致其堵塞，影響撒砂；（3）風(fēng)嘴直接對著內(nèi)部砂腔進行沖擊，容易被磨穿破損；（4）需外加節(jié)流閥進行撒砂量調(diào)整。該撒砂器主要用于HXD1 型（高原）、HXD1D 型（鐵八）電力機車，廣州地鐵、上海地鐵，蘇州、廣州、香港等軌道工程車輛。

1.2.3 撒砂器Ⅲ型

撒砂器Ⅲ型呈圓柱形型結(jié)構(gòu)，工作原理為：進風(fēng)口通入壓縮空氣，通過風(fēng)嘴進入撒砂裝置的噴射室。噴射室內(nèi)水平安置的槽口和砂粒容器的內(nèi)部相連。隨后風(fēng)嘴垂直向下噴出壓縮空氣，將槽口的砂粒吸入并經(jīng)過噴射室排至出砂口中，如圖5。

主要優(yōu)點：（1）撒砂精度高；（2）占用空間?。唬?）結(jié)構(gòu)簡單；（4）集成了機械調(diào)整撒砂量部件。主要缺點：（1）對砂粒要求高。該撒砂器主要用于廣州、珠海、武漢大漢陽、昆明長水、淮安、張家口低地板儲能式有軌電車。

2 撒砂裝置展望

2.1 隨著中國鐵路水平的迅速提高，集高效、低耗、智能于一體的軌道裝備成為了國家大力發(fā)展的趨勢?，F(xiàn)在國內(nèi)各個軌道裝備生產(chǎn)廠家鑒于目前撒砂裝置存在的問題，均在積極進行智能撒砂器的規(guī)劃、設(shè)計。

圖5 撒砂器Ⅲ型示意圖

圖6 研發(fā)思路圖

2.2 智能撒砂器研發(fā)。以下為智能撒砂器圖示，集成電氣控制系統(tǒng)可通過電機、氣缸等可變配件對撒砂器進行實時撒砂量控制，并可實現(xiàn)延遲吹風(fēng)功能，目前均在研發(fā)之中。

圖7 智能撒砂器Ⅰ型

結(jié)束語

隨著我國軌道行業(yè)的飛速發(fā)展，軌道車輛的撒砂技術(shù)也相應(yīng)有了很大進步，我國已基本形成了自己的撒砂技術(shù)體系和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，但由于撒砂裝置涉及砂粒、控制、風(fēng)道、撒砂管路、砂箱及人員使用維護等諸多方面，要解決徹底中國軌道行業(yè)中撒砂存在的問題不是一件容易的事，中國的撒砂技術(shù)發(fā)展任重而道遠。