動力集中動車組拖車制動系統(tǒng)氣路分析

摘要 CR200J型動力集中動車組經(jīng)歷了直車體和鼓形車體兩個階段，制動系統(tǒng)均采用自動式電空制動機，雙管供風(fēng)形式。直車體拖車制動系統(tǒng)的氣路與25T型客車一致，但存在氣路設(shè)計不合理的問題，故在鼓形車體設(shè)計階段采用取消氣路控制箱、調(diào)整風(fēng)缸進(jìn)出口、對風(fēng)缸進(jìn)行分級管理等方法，對拖車制動系統(tǒng)的氣路進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。文章分析了改進(jìn)前后的氣路原理，結(jié)果表明，鼓形車體的氣路原理解決了原直車體供風(fēng)系統(tǒng)中不合理的問題，更有利于實現(xiàn)動車組一體化操作。

關(guān)鍵詞 動力集中；動車組；制動系統(tǒng)

中圖分類號 U266.2；U271.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）24-0008-03

0 前言

按照中國國家鐵路集團(tuán)有限公司（以下簡稱國鐵集團(tuán)）的要求，為滿足我國普速鐵路的運輸需求，提高既有普速鐵路運輸?shù)姆?wù)品質(zhì)，充分利用既有線的運輸資源和既有機車、客車的檢修資源，在國鐵集團(tuán)和中國中車的主導(dǎo)下，研制了時速160 km的動力集中電動車組（以下簡稱CR200J型動車組），包括短編動車組和長編動車組兩種固定編組類型，同時具備靈活編組的能力[1-2]。

CR200J型動車組按車體斷面形式，可分為兩個技術(shù)階段：直車體階段和鼓形車體階段。直車體階段為早期的動力集中動車組，自2015年開始進(jìn)行方案設(shè)計，2017年樣車下線，2019年正式上線運行，并定型為“復(fù)興號”家族中的重要一員[3]。鼓形車體階段自2019年開始進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，2020年進(jìn)行樣車生產(chǎn)，2021年開始上線運行。

直車體階段的CR200J型動車組拖車以25T型客車為基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，而鼓形車體則以直車體為基礎(chǔ)，進(jìn)行更深入的一體化設(shè)計和優(yōu)化改進(jìn)[4-6]。

CR200J型動車組的拖車制動系統(tǒng)采用自動式電空制動系統(tǒng)，可適應(yīng)國內(nèi)既有機車操縱控制，滿足救援和回送需求[7]。該制動系統(tǒng)采用雙管供風(fēng)形式，即制動用風(fēng)與車輛其他設(shè)備用風(fēng)分開供應(yīng)：列車管負(fù)責(zé)制動裝置的用風(fēng)供給，給副風(fēng)缸、工作風(fēng)缸等供風(fēng)；總風(fēng)管專門供給制動系統(tǒng)外的其他用風(fēng)設(shè)備，包括空簧、塞拉門、集便器等。

1 直車體制動系統(tǒng)

1.1 制動系統(tǒng)氣路原理

直車體拖車制動系統(tǒng)的氣路原理與25T型客車一致，制動機采用104電空制動機或F8電空制動機，由列車管進(jìn)行供風(fēng)，采用104電空制動機時，需配備緩解風(fēng)缸；其他用風(fēng)設(shè)備通過總風(fēng)管供風(fēng)，并設(shè)置氣路控制箱，主要功能為可根據(jù)聯(lián)掛機車供風(fēng)方式選擇單管供風(fēng)或雙管供風(fēng)。直車體拖車制動系統(tǒng)的氣路原理圖如圖1所示：

制動緩解時，列車管內(nèi)壓縮空氣經(jīng)組合式集塵器進(jìn)入電空制動機，分別給副風(fēng)缸和工作風(fēng)缸充風(fēng)；制動時，列車管壓力下降，制動機根據(jù)工作風(fēng)缸和列車管壓力的平衡關(guān)系，控制副風(fēng)缸給制動缸充風(fēng)，從而施加

制動。

直車體拖車設(shè)有和25T客車功能一樣的氣路控制箱，以實現(xiàn)給空簧、集便器、塞拉門等用風(fēng)設(shè)備的氣路轉(zhuǎn)換。氣路控制箱主要由集成閥板、球閥、止回閥、濾塵器等部件組成，其特點是將車下的各種閥類集成安裝在一個氣路主控板上。該控制箱設(shè)有總風(fēng)管、制動主管、副風(fēng)缸管三個進(jìn)氣口和空簧、生活風(fēng)缸兩個出氣口，壓力空氣從進(jìn)氣口進(jìn)氣，經(jīng)過濾塵器、板上孔道及安裝在氣路板上的各類閥，從氣路板上的空簧、生活風(fēng)缸出氣口進(jìn)入空簧風(fēng)缸和生活風(fēng)缸，并同時進(jìn)入空氣彈簧供風(fēng)管和生活用風(fēng)供風(fēng)管，通過氣路板上截斷塞門的開關(guān)狀態(tài)，實現(xiàn)氣路的轉(zhuǎn)換。為防止因集便器耗風(fēng)量太快造成的總風(fēng)壓力迅速下降，在總風(fēng)管為生活風(fēng)缸供風(fēng)的管路上設(shè)有2 mm的縮孔[8]。在采用雙管供風(fēng)時，

需打開球閥1、球閥2，關(guān)閉球閥3、球閥4、球閥5、球閥6，此時空簧風(fēng)缸和生活風(fēng)缸的壓縮空氣由總風(fēng)管提供；在采用單管供風(fēng)時，如本車制動功能正常，則打開球閥3、球閥4，關(guān)閉球閥1、球閥2、球閥5、球閥6，此時空簧風(fēng)缸和生活風(fēng)缸的壓縮空氣由副風(fēng)缸提供；在采用單管供風(fēng)時，如本車制動被切除，則打開球閥5、球閥6，關(guān)閉球閥1、球閥2、球閥3、球閥4，此時空簧風(fēng)缸和生活風(fēng)缸的壓縮空氣由列車管提供[9]。為避免單管供風(fēng)時，因空簧或集便器等用風(fēng)設(shè)備耗風(fēng)過快造成列車管壓力下降過快而意外觸發(fā)制動，在氣路控制箱相應(yīng)球閥前的供風(fēng)氣路上增加了縮孔。

1.2 問題分析

氣路控制箱的各閥類部件集成安裝在氣路板上，氣路板內(nèi)設(shè)有盲孔和縮孔。在縮孔位置上，由于氣路通風(fēng)的變化，引起壓強也隨之變化；如果總風(fēng)管中含有水汽，則很容易在此處析出，水分析出后容易凝聚在盲孔和縮孔的位置。在冬季低溫的惡劣環(huán)境下，氣路控制箱的溫度遠(yuǎn)低于冰點，當(dāng)氣路控制箱長期處于低溫時，凝結(jié)的積水很可能在縮孔處凍結(jié)，容易造成無法為塞拉門、集便器和空簧等提供壓縮空氣，導(dǎo)致車輛限速，影響運營秩序[10]。

一般而言，風(fēng)缸的主要功能是儲存壓縮空氣，同時其下部還設(shè)有排水閥門，若壓縮空氣中含有水分，則可以在其內(nèi)壁上凝結(jié)，從而將收集的水排出。

由圖1可看出，直車體CR200J型動車組生活用風(fēng)和空簧用風(fēng)直接連接在各自風(fēng)缸的進(jìn)氣管路上，容易導(dǎo)致壓縮空氣沒有經(jīng)過風(fēng)缸處理便進(jìn)入下游；若壓縮空氣中含有水分，而風(fēng)缸無法進(jìn)行有效收集，則會導(dǎo)致水分進(jìn)入下游供風(fēng)管路，容易造成設(shè)備銹蝕，影響正常使用。

2 鼓形車體制動系統(tǒng)

鼓形車體拖車制動系統(tǒng)相對直車體進(jìn)行了針對性的優(yōu)化改進(jìn)，由于正常運行時拖車與動力車為固定編組，不與既有機車編組運行，動車組的供風(fēng)制式均為雙管供風(fēng)，故不存在雙改單操作，因此可取消氣路控制箱，并對供風(fēng)管路進(jìn)行優(yōu)化。鼓形車體優(yōu)化后的拖車制動系統(tǒng)氣路原理圖如圖2所示：

鼓形車體拖車仍采用自動式制動系統(tǒng)，列車管和制動機的氣路原理并沒有變化，但取消了氣路控制箱，對總風(fēng)管供風(fēng)氣路進(jìn)行了較大優(yōu)化，具體如下：

總風(fēng)壓縮空氣先進(jìn)入生活風(fēng)缸，再進(jìn)入空簧塞拉門風(fēng)缸。風(fēng)缸進(jìn)出口獨立，能對壓縮空氣中的冷凝水起到收集作用。集便器供風(fēng)采用生活風(fēng)缸，空簧和塞拉門用風(fēng)采用空簧塞拉門風(fēng)缸。為適應(yīng)單管供風(fēng)機車回送救援的需要，設(shè)有副風(fēng)缸向生活風(fēng)缸供風(fēng)的氣路，并設(shè)有雙改單塞門和單向閥，此塞門為常閉狀態(tài)，雙改單需要時再打開。雙改單塞門設(shè)置接近于車體側(cè)墻位置的管路上，無需打開裙板即可操作，相對于氣路控制箱還需要打開裙板、箱蓋，優(yōu)化后的方案操作更便捷。

考慮風(fēng)壓不足時，對不同用風(fēng)設(shè)備造成的影響程度不同，對各風(fēng)缸供風(fēng)進(jìn)行分級管理。生活風(fēng)缸壓力不足將影響集便器的使用，但對運營秩序無影響；塞拉門壓力不足時，也將觸發(fā)車門安全環(huán)路斷開，施加懲罰制動停車，影響運營秩序；空簧壓力不足時，動車組需要限速處理，也影響運營秩序。由此可見，生活風(fēng)缸無風(fēng)時對動車組的影響最小，因此將生活風(fēng)缸作為總風(fēng)進(jìn)入車輛的第一級風(fēng)缸，將空簧塞拉門風(fēng)缸作為第二級風(fēng)缸，其壓縮空氣由生活風(fēng)缸提供，確?？栈伞⑷T的用風(fēng)充足。

3 結(jié)束語

CR200J型動車組拖車制動系統(tǒng)的氣路原理在直車體階段與25T客車一致，列車管為自動式空氣制動提供用風(fēng)，而總風(fēng)管為其他用風(fēng)設(shè)備提供用風(fēng)，設(shè)有氣路控制箱進(jìn)行單管供風(fēng)和雙管供風(fēng)的氣路轉(zhuǎn)換。這種方式變化小，運用成熟，可以更快地滿足運營需要。

在鼓形車體階段，根據(jù)直車體動車組運營過程中出現(xiàn)的問題，也為更好地適應(yīng)動車組運營的特點，采用一體化的設(shè)計方式，對制動系統(tǒng)氣路進(jìn)行了優(yōu)化，保留了原來列車管為制動系統(tǒng)供風(fēng)的原理，優(yōu)化了總風(fēng)管供風(fēng)的氣路，取消了氣路控制箱；為滿足單管供風(fēng)機車回送救援的需要，在每輛車增加副風(fēng)缸為生活風(fēng)缸供風(fēng)的通路，在采用單管供風(fēng)進(jìn)行回送救援時，可在每輛車操作打開雙改單截斷塞門，副風(fēng)缸的壓縮空氣通過單向閥和縮孔進(jìn)入總風(fēng)缸。相比直車體制動系統(tǒng)氣路，鼓形車體的方案解決了原有供風(fēng)系統(tǒng)中的不合理問題，更有利于實現(xiàn)動車組的一體化操作。

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