貨物列車(chē)縱向制動(dòng)沖擊問(wèn)題分析與建議

付宗見(jiàn) 程 迪

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052)

1 原因分析

根據(jù)貨車(chē)制動(dòng)裝置的基本情況以及制動(dòng)理論，貨物列車(chē)在制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)沖擊的主要原因有三:

(1)制動(dòng)作用是沿列車(chē)長(zhǎng)度方向發(fā)生的，這就使組成列車(chē)的每輛貨車(chē)不同時(shí)發(fā)生制動(dòng)作用，即列車(chē)前部制動(dòng)力形成早、上升快，后部車(chē)輛制動(dòng)力形成晚而慢。

(2)由于列車(chē)車(chē)輛類(lèi)型和每輛車(chē)載重的不同，全列車(chē)制動(dòng)缸的壓力都達(dá)到指定值以后，單位制動(dòng)力(列車(chē)每噸重量的制動(dòng)力)沿列車(chē)長(zhǎng)度方向不均勻分布，因而使每輛減速度不一致，造成了列車(chē)的制動(dòng)沖擊。

(3)各車(chē)輛之間的非剛性連結(jié)車(chē)鉤緩沖裝置，使前述兩種原因產(chǎn)生的制動(dòng)沖擊更加劇烈。

隨著貨物列車(chē)長(zhǎng)度的增加、車(chē)輛重載和運(yùn)行速度的增大而使列車(chē)制動(dòng)沖擊加劇，嚴(yán)重時(shí)它能導(dǎo)致車(chē)鉤緩沖裝置折損和車(chē)體嚴(yán)重?fù)p壞等重大事故。

2 對(duì)策

2.1 提高列車(chē)管的減壓速度

制動(dòng)作用是沿列車(chē)長(zhǎng)度方向由前向后發(fā)生的。制動(dòng)作用發(fā)生的快慢，取決于列車(chē)管的減壓速度。減壓速度越快，制動(dòng)波速越高，列車(chē)前后部制動(dòng)作用的同時(shí)性越好。這既可縮短制動(dòng)距離，確保列車(chē)行車(chē)安全，又可有效地緩和列車(chē)的制動(dòng)沖擊。同時(shí)，制動(dòng)作用的傳播長(zhǎng)度就可加長(zhǎng)，制動(dòng)機(jī)就可適應(yīng)于重載(長(zhǎng)達(dá))、高速列車(chē)的要求。目前，貨車(chē)空氣制動(dòng)機(jī)提高列車(chē)管減壓速度的方法主要采取以下兩種:

2.1.1 列車(chē)管局部減壓作用

列車(chē)在發(fā)生制動(dòng)時(shí)，一般都是通過(guò)機(jī)車(chē)制動(dòng)閥排氣而進(jìn)行的。要提高列車(chē)管的減壓速度，在不提高機(jī)車(chē)制動(dòng)閥排氣速度的情況下，只有通過(guò)改進(jìn)貨車(chē)制動(dòng)機(jī)二壓力閥的局部減壓作用性能。如，GK型空氣制動(dòng)機(jī)，常用制動(dòng)和緊急制動(dòng)作用發(fā)生時(shí)，都設(shè)置了常用制動(dòng)局減和緊急制動(dòng)局減作用;103型和120型空氣制動(dòng)機(jī)在常用制動(dòng)時(shí)，都設(shè)置了常用制動(dòng)第一階段局減和第二階段局減，緊急制動(dòng)時(shí)設(shè)置了緊急制動(dòng)局減。通過(guò)局減作用，加快了列車(chē)管的排氣速度，從而提高了整個(gè)列車(chē)管的減壓速度，大大提高了制動(dòng)波速，縮短了列車(chē)前后部車(chē)輛制動(dòng)的時(shí)間差，減輕了貨物列車(chē)的制動(dòng)沖擊。

2.1.2 增大排氣口的壓力差和面積

增大排氣壓力差和增大排氣口的面積均可顯著提高列車(chē)管的減壓速度。如，向制動(dòng)缸排氣改為向大氣排氣。

2.2 配置性能優(yōu)良的空重車(chē)調(diào)整裝置

由于車(chē)輛的發(fā)展，貨車(chē)的載重在增加而自重逐漸減輕，空車(chē)與重車(chē)之間重量的差別越來(lái)越大，貨車(chē)自重系數(shù)越來(lái)越小。因此，貨物列車(chē)在制動(dòng)時(shí)，空車(chē)和重車(chē)的制動(dòng)率大小就不一致，這就造成空車(chē)和重車(chē)的減速度不一致，從而造成了貨物列車(chē)的制動(dòng)沖擊。為不使空車(chē)制動(dòng)率過(guò)大而增加車(chē)輪故障，較好的辦法是配置車(chē)輛制動(dòng)率隨車(chē)輛載重量變化而得到調(diào)整的自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)整裝置。采用空重車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置可以提高重車(chē)制動(dòng)率和適當(dāng)?shù)亟档涂哲?chē)制動(dòng)率，從而使列車(chē)的單位制動(dòng)力分布均勻。既能縮短重車(chē)制動(dòng)距離又能緩和長(zhǎng)大列車(chē)在制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)沖擊。如，120型空氣制動(dòng)機(jī)配套的無(wú)級(jí)空重車(chē)調(diào)整裝置

與120型制動(dòng)機(jī)配套的有KZW—4型空重車(chē)調(diào)整裝置，以及在其基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的KZW—4G型空重車(chē)調(diào)整裝置。目前KZW—4G系列空重車(chē)調(diào)整裝置較為成熟可靠。

120型制動(dòng)機(jī)配套使用的空重車(chē)調(diào)整裝置的特點(diǎn):(1)能隨貨車(chē)載重量的變化對(duì)充入制動(dòng)缸的空氣壓力值大小進(jìn)行調(diào)整，以確保貨車(chē)在規(guī)定的制動(dòng)距離內(nèi)停車(chē)而又不擦傷輪對(duì);(2)可以根據(jù)車(chē)輛載重情況自動(dòng)地進(jìn)行空重車(chē)位的轉(zhuǎn)換，避免了漏調(diào)和誤調(diào);(3)在空重車(chē)位的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)整，使得制動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的制動(dòng)力更加符合實(shí)際需要。如圖1。

圖1 空重車(chē)無(wú)級(jí)調(diào)整曲線

但是，這類(lèi)空重車(chē)調(diào)整裝置也存在一些問(wèn)題:(1)傳感閥作用不良。(2)缺乏減振及對(duì)各向偏載自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)裙δ?，因而其稱(chēng)重(特別是動(dòng)態(tài)稱(chēng)重)精度低，可靠性不高，容易出現(xiàn)誤調(diào)現(xiàn)象。車(chē)輛偏載或停置于彎道時(shí)，轉(zhuǎn)向架彈簧的撓度變化并非實(shí)際載重量的變化，仍存在誤測(cè)重問(wèn)題。

2.3 制動(dòng)缸變速充氣

列車(chē)制動(dòng)過(guò)程中形成的沖擊力大小，與牽引緩沖裝置的特性有關(guān)。當(dāng)牽引緩沖裝置具有兩種剛度時(shí)，它的全部動(dòng)程可分為兩部分。第一部分動(dòng)程剛度較小，承受一般的沖擊載荷。在受到較大的沖擊力時(shí)才開(kāi)始第二部分動(dòng)程。所以，在制動(dòng)之初，為了爭(zhēng)取時(shí)間，我們可以讓制動(dòng)缸壓力很快地由零躍升到某一個(gè)數(shù)值P1(如圖2所示)，條件是由于P1引起的列車(chē)沖擊力不超過(guò)緩沖器第一部分動(dòng)程所允許的數(shù)值。然后，使制動(dòng)缸壓力上升的速度變慢，即進(jìn)入緩升階段，直至列車(chē)達(dá)到完全壓縮狀態(tài)，即沖擊的危險(xiǎn)過(guò)去之后，再讓制動(dòng)缸壓力第二次躍升，直到制動(dòng)缸壓力達(dá)到最高充氣壓力為止。這時(shí)產(chǎn)生的壓縮是靜力壓縮，其值稍大些也沒(méi)有危險(xiǎn)。

上述做法就叫“制動(dòng)缸變速充氣”。它是科學(xué)的、合理的充氣方法，兼顧了減輕制動(dòng)沖擊和不延長(zhǎng)制動(dòng)距離這兩個(gè)方面的要求。

2.3.1 GK型空氣制動(dòng)機(jī)制動(dòng)缸變速充氣

GK型空氣制動(dòng)機(jī)在緊急制動(dòng)時(shí)(車(chē)輛處于重車(chē)位)制動(dòng)缸壓力分三段上升，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)缸變速充氣，從而達(dá)到減輕列車(chē)制動(dòng)沖擊的目的，如圖2。

圖2 制動(dòng)缸壓力三段上升曲線

2.3.2 103型、120型空氣制動(dòng)機(jī)制動(dòng)缸變速充氣

103型、120型空氣制動(dòng)機(jī)在緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸壓力分二段上升，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)缸變速充氣，從而達(dá)到減輕列車(chē)制動(dòng)沖擊的目的，如圖3。

圖3 制動(dòng)缸壓力二段上升曲線

3 建議

(1)在現(xiàn)有自動(dòng)無(wú)級(jí)空重車(chē)調(diào)整裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造，考慮采用壓力測(cè)重方式的測(cè)重裝置，可以最大限度地避免振動(dòng)對(duì)測(cè)重精度的影響，測(cè)得信號(hào)以空氣壓力形式傳給控制閥。也可考慮采用客車(chē)平衡閥的結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)類(lèi)似客車(chē)的精確測(cè)重，但方式與間接作用式制動(dòng)機(jī)聯(lián)合使用較為理想。

(2)應(yīng)充分考慮高速、重載、長(zhǎng)大編組列車(chē)的制動(dòng)沖擊問(wèn)題，研制新型車(chē)輛制動(dòng)機(jī)時(shí)，著重考慮通過(guò)局減來(lái)提高列車(chē)管的減壓速度，減輕貨物列車(chē)制動(dòng)沖擊的問(wèn)題。

(3)制動(dòng)缸變速充氣應(yīng)考慮決定車(chē)鉤緩沖裝置特性的主要參數(shù)，如容量、最大作用力。制動(dòng)缸壓力上升第一階段的壓力值引起的列車(chē)沖擊力不要超過(guò)緩沖器第一部分動(dòng)程所允許的數(shù)值。

［1］盛震風(fēng).快運(yùn)貨車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題［J］.鐵道車(chē)輛，2002，(8).

［2］劉晶波.KZW—4型空重車(chē)調(diào)整裝置在運(yùn)用中的問(wèn)題［J］.鐵道車(chē)輛，2002，(3).

［3］張旺獅.車(chē)輛制動(dòng)裝置［M］.北京:鐵道出版社，2006.

［4］西南交大機(jī)械系.制動(dòng)［M］.北京:鐵道出版社，1981.