符合AAR標(biāo)準(zhǔn)貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的研制

田 宇，安 鴻

（南車眉山車輛有限公司 制動(dòng)技術(shù)研究所，四川眉山620010）

符合AAR標(biāo)準(zhǔn)貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的研制

田 宇，安 鴻

（南車眉山車輛有限公司 制動(dòng)技術(shù)研究所，四川眉山620010）

介紹了AAR標(biāo)準(zhǔn)貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的要求、配置，研制符合AAR標(biāo)準(zhǔn)的貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的部件以及試驗(yàn)結(jié)果。

AAR標(biāo)準(zhǔn)；貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)；技術(shù)方案；試驗(yàn)

AAR是確保北美鐵路安全、迅速、高效、整潔、技術(shù)先進(jìn)的非營(yíng)利性技術(shù)協(xié)會(huì)，其成員包括美國(guó)、加拿大、墨西哥的鐵路貨運(yùn)公司以及美國(guó)客運(yùn)公司等。

AAR標(biāo)準(zhǔn)的貨車制動(dòng)系統(tǒng)是北美地區(qū)采用的標(biāo)準(zhǔn)貨車制動(dòng)系統(tǒng)，適用于長(zhǎng)大、重載貨物列車的制動(dòng)要求。

目前，完全符合AAR標(biāo)準(zhǔn)的貨車制動(dòng)系統(tǒng)的主要有Wabtec公司和Knorr公司的貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)。Wabtec公司和Knorr公司的符合AAR標(biāo)準(zhǔn)的制動(dòng)系統(tǒng)主要不同之處在于控制閥和空重車自動(dòng)調(diào)整裝置；Wabtec公司的控制閥是ABDX型控制閥，其作用部是滑閥結(jié)構(gòu)，空重自動(dòng)調(diào)整裝置是P－1型比例閥、S－1型傳感閥和均衡風(fēng)缸組成；Knorr公司的控制閥是DB－60型控制閥，沒有滑閥結(jié)構(gòu)，采用的是柱塞結(jié)構(gòu)，空重自動(dòng)調(diào)整裝置是E/L－X型傳感閥和均衡風(fēng)缸組成。

隨著我國(guó)出口車數(shù)量的增加，出口車裝用的符合AAR標(biāo)準(zhǔn)的制動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)量也在增加，研制符合AAR標(biāo)準(zhǔn)的制動(dòng)系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 研制目標(biāo)

研制的貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)要求符合AAR標(biāo)準(zhǔn)中的S－400《貨車制動(dòng)裝置安裝規(guī)范》、S－401《貨車制動(dòng)機(jī)基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)》和S－469《貨車制動(dòng)機(jī)性能規(guī)范》的規(guī)定。

該制動(dòng)系統(tǒng)的基本配置包括：控制閥、空重自動(dòng)調(diào)整裝置、制動(dòng)缸、閘調(diào)器、雙室風(fēng)缸、壓力保持閥、一體式集成器和截?cái)嗳T、軟管連接器等。

該制動(dòng)系統(tǒng)性能滿足AAR標(biāo)準(zhǔn)的要求，在－40°F（－40℃）至＋150°F（65.6℃）的溫度范圍內(nèi)正常工作。在150輛列車定置試驗(yàn)臺(tái)上，該制動(dòng)系統(tǒng)的性能為常用制動(dòng)波速180 m/s，緊急制動(dòng)波速280 m/s，緩解波速150 m/s以上。

2 符合AAR標(biāo)準(zhǔn)貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)方案

2.1 制動(dòng)系統(tǒng)配置

符合AAR標(biāo)準(zhǔn)的貨車制動(dòng)系統(tǒng)，其基本配置：控制閥、空重自動(dòng)調(diào)整裝置、旋壓密封式制動(dòng)缸、閘調(diào)器、雙室風(fēng)缸、壓力保持閥、一體式集成器和截?cái)嗳T、軟管連接器等，其制動(dòng)系統(tǒng)配置示意見圖1。

圖1 MAC型貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)配置示意圖

2.2 性能參數(shù)的確定

根據(jù)AAR標(biāo)準(zhǔn)的要求，貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)在單車試驗(yàn)臺(tái)上.試驗(yàn)時(shí)該制動(dòng)系統(tǒng)要求滿足以下要求：

在制動(dòng)系統(tǒng)定壓70 lb/in2（482.3 kPa）；常用全制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸壓力在48 lb/in2（330.7 k Pa）與52 lb/in2（358.2 k Pa）之間；緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸在8～10 s時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大壓力的90%，此最大壓力必須比常用全制動(dòng)獲得的最大壓力高15～20%；緩解時(shí)制動(dòng)缸壓力從50 lb/in2（344.5 k Pa）緩解到5 lb/in2（34.5 k Pa）的時(shí)間為21～25 s。

2.3 接口尺寸

制動(dòng)系統(tǒng)的接口尺寸要求符合AAR標(biāo)準(zhǔn)中的S－400《貨車制動(dòng)裝置安裝規(guī)范》、S－401《貨車制動(dòng)機(jī)基本設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)》的規(guī)定。

2.4 部件

（1）控制閥

控制閥是該制動(dòng)系統(tǒng)的核心部件，控制著制動(dòng)系統(tǒng)的充氣、制動(dòng)、保壓、緩解等功能；由主閥、緩解閥、緊急閥、中間體組成（圖2）。

圖2 MAC型控制閥

控制閥中間體的外形尺寸、安裝尺寸和接口尺寸完全符合AAR標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)系統(tǒng)的要求。

主閥采用滑閥結(jié)構(gòu)。主要作用是控制各風(fēng)缸的充氣及制動(dòng)機(jī)的制動(dòng)、緩解、常用制動(dòng)后加速緩解。主閥有作用部、局減部、加速緩解部、減速部、穩(wěn)定部、局減室等構(gòu)成。

緩解閥的功用是手動(dòng)排出制動(dòng)缸的壓力空氣，使制動(dòng)機(jī)緩解；也可在緊急制動(dòng)后再充氣開始時(shí)使副風(fēng)缸向列車管充氣，主活塞快速回到緩解位。緩解閥有手柄部、活塞部、復(fù)位柱塞等組成。

緊急閥的作用是控制緊急制動(dòng)、緊急增壓、常用制動(dòng)加速作用及緊急制動(dòng)后的加速緩解作用。緊急閥采用柱塞式、模板結(jié)構(gòu)，有緊急作用部、緊急放風(fēng)部、緊急增壓閥、緊急加速緩解部、緊急二段閥、常用制動(dòng)加速部等組成。

（2）空重自動(dòng)調(diào)整裝置

空重自動(dòng)調(diào)整裝置由空重閥和均衡風(fēng)缸組成。

空重閥由空重閥組成和安裝座兩部分組成（圖3）。

空重自動(dòng)調(diào)整裝置為兩級(jí)空重車調(diào)整裝置，根據(jù)轉(zhuǎn)向架彈簧在空重車時(shí)不同的撓度來調(diào)控制動(dòng)缸的壓力。在重車時(shí)，控制閥送出的壓力空氣全部進(jìn)入制動(dòng)缸，均衡風(fēng)缸不分流，從而獲得較高的重車壓力；在空車時(shí)，將控制閥送進(jìn)制動(dòng)缸的一部分壓力空氣分流到均衡風(fēng)缸，獲得較低的空車壓力。

空重閥組成由柱塞部、比例部、指示器、傳感臂、讀數(shù)器等組成。

（3）旋壓密封式制動(dòng)缸

旋壓密封式制動(dòng)缸主要由缸體組成、前蓋組成、活塞組成、缸座組成、氈托組成及橡膠密封件等部分組成（圖4）。

圖3 空重閥

圖4 旋壓密封式制動(dòng)缸

制動(dòng)缸在我國(guó)現(xiàn)有的旋壓密封式制動(dòng)缸的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，使制動(dòng)缸的安裝尺寸符合AAR標(biāo)準(zhǔn)S－400《貨車制動(dòng)裝置安裝規(guī)范》的要求。

主要技術(shù)參數(shù)：

制動(dòng)缸有效直徑：254 mm；

最大行程：305 mm；

最大工作壓力：600 kPa。

（4）閘調(diào)器

閘調(diào)器將安裝位置為中央連接拉桿處，閘調(diào)器的前端與制動(dòng)缸后杠桿相連，后端與制動(dòng)缸前杠桿相連，相當(dāng)于一根能自動(dòng)伸縮的連接拉桿。

閘調(diào)器主要由閘調(diào)器筒體組成、前蓋組成、套筒體組成、螺桿、主彈簧、主彈簧座、拉桿頭等組成（圖5）。

圖5 閘調(diào)器

閘調(diào)器是雙向調(diào)整閘調(diào)器，其螺桿調(diào)整長(zhǎng)度為500 mm。

（5）雙室風(fēng)缸（圖6）

雙室風(fēng)缸的工作壓力為60°F（15.6℃）下110 lb/in2（757.9 k Pa）。

雙室風(fēng)缸的最大容許工作壓力為60°F（15.6℃）下150 lb/in2（1033.5 k Pa）。

雙室風(fēng)缸副風(fēng)缸的容量為2 500 in3（41 dm3）±3%；緊急風(fēng)缸的容量為3 500 in3（57.4 dm3）±3%。

雙室風(fēng)缸3/4 in管法蘭上的標(biāo)記“EMER”為緊急風(fēng)缸和“AUX”為副風(fēng)缸。

圖6 雙室風(fēng)缸

（6）壓力保持閥

壓力保持閥主要由閥體、塑料套、銅套、活塞、活塞彈簧、銷釘彈簧，銷釘手把等組成（圖7）。

圖7 壓力保持閥

通過壓力保持閥手把的轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)不同的位置控制制動(dòng)系統(tǒng)緩解時(shí)制動(dòng)缸壓力空氣的排出時(shí)間。直通位置時(shí)直接排出制動(dòng)缸壓力空氣；高壓保持位時(shí)當(dāng)制動(dòng)缸壓力空氣緩慢的排到一定壓力時(shí)，該閥關(guān)閉，不再排氣；緩慢排氣位，制動(dòng)缸壓力空氣在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)排完。

（7）一體式集成器和截?cái)嗳T（圖8、圖9）

圖8 一體式集成器和截?cái)嗳T

一體式集成器和截?cái)嗳T安裝尺寸符合AAR標(biāo)準(zhǔn)的要求，手把的位置與我國(guó)現(xiàn)用的組合式集成器的手把不同，手把的開放位與關(guān)閉位與我國(guó)現(xiàn)用的組合式集成器的位置也不同。

圖9 手把的位置

一體式集成器和截?cái)嗳T主要由集塵器和截?cái)嗳T組成。

當(dāng)手把與制動(dòng)支管成平直位置時(shí)為關(guān)閉位置，旋轉(zhuǎn)手把90°與制動(dòng)主管成垂直位置時(shí)為開通位。

（8）折角塞門（圖10）

當(dāng)手把與制動(dòng)主管成平直位置時(shí)為開通位置，旋轉(zhuǎn)手把90°與制動(dòng)主管成垂直位置時(shí)為關(guān)閉位。

折角塞門的手把在開啟和關(guān)閉位置都有自鎖作用，以防止意外的開啟或關(guān)閉。

圖10 折角塞門

（9）制動(dòng)軟管連接器（圖11）

制動(dòng)軟管連接器與我國(guó)現(xiàn)用的制動(dòng)軟管連接器結(jié)構(gòu)形式大致一致，在我國(guó)現(xiàn)用的制動(dòng)軟管連接器的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。

所有軟管組成均應(yīng)安裝防塵帽或防塵堵，以免灰塵侵入。

圖11 軟管連接器

3 貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)

經(jīng)過試制后，部分實(shí)物如圖12。

圖12 產(chǎn)品實(shí)物

各部件組裝完成后進(jìn)行了試驗(yàn)。

控制閥在AB試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合AAR標(biāo)準(zhǔn)S－461《單級(jí)貨車制動(dòng)機(jī)性能規(guī)范》、S－469《貨車制動(dòng)機(jī)性能規(guī)范》的要求。

空重自動(dòng)調(diào)整裝置進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合AAR標(biāo)準(zhǔn)S－4002《空重載制動(dòng)裝置性能試驗(yàn)技術(shù)條件》的要求。

閘調(diào)器在現(xiàn)有的閘調(diào)器試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果符合AAR標(biāo)準(zhǔn)S－4008《貨車用機(jī)械式雙向作用壓縮式自動(dòng)間隙調(diào)整器規(guī)范》要求。

制動(dòng)缸試驗(yàn)結(jié)果符合AAR標(biāo)準(zhǔn)S－4004《制動(dòng)缸性能試驗(yàn)技術(shù)條件》的要求。集塵器試驗(yàn)符合AAR標(biāo)準(zhǔn)S－493《一體式集塵器和截?cái)嗳T批準(zhǔn)試驗(yàn)規(guī)范》的要求。

折角塞門試驗(yàn)符合AAR標(biāo)準(zhǔn)S－470《球型折角塞門批準(zhǔn)技術(shù)條件》的要求。

一體式副風(fēng)缸和緊急風(fēng)缸試驗(yàn)符合AAR標(biāo)準(zhǔn)S－494《貨車制動(dòng)裝置用鋼制一體式副風(fēng)缸和緊急風(fēng)缸》的要求。

軟管試驗(yàn)符合AAR標(biāo)準(zhǔn)M－601《空氣制動(dòng)和列車空氣信號(hào)軟管》的要求。

MAC控制閥在單車試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了試驗(yàn)。在制動(dòng)系統(tǒng)定壓70 lb/in2（482.3 kPa）；常用全制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸壓力為50.6 lb/in2（348.6 kPa）；緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸在9.3 s時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大壓力的90%，此最大壓力為59.4 lb/in2（409.3 k Pa），比常用全制動(dòng)獲得的最大壓力高17.3%；緩解時(shí)制動(dòng)缸壓力從50 lb/in2（344.5 k Pa）緩解到5 lb/in2（34.5 k Pa）的時(shí)間為23.4 s。單車試驗(yàn)結(jié)果符合AAR標(biāo)準(zhǔn)S－466《控制閥各閥部在貨車單車試驗(yàn)臺(tái)上的試驗(yàn)程序》的要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，在貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，借鑒了類似成熟產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性、可用性、安全性和可維護(hù)性都是有保證的，并且試驗(yàn)的數(shù)據(jù)滿足設(shè)計(jì)的要求。所以該貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)可以滿足AAR標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)系統(tǒng)的要求。

［1］ 鐵道部四方車輛研究所.AAR機(jī)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)E分冊(cè)，貨車制動(dòng)機(jī)［S］.1985.

［2］ 智廉清，吳培元，林臺(tái)平，孫福祥.近代鐵道制動(dòng)技術(shù)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，1983.

Development of Truck Air Brake System According to AAR Standard

TIAN Yu，AN Hong
（CSR Meishan Rolling Stock Co.，Ltd.，Meishan 620010 Sichuan，China）

In this paper，we introduce the requirements and configuration of AAR standard truck air brake system，develop standard AAR truck air brake system parts and get the test results.

AAR standard；truck air brake system；technical proposal；test

U270.351

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.02.23

1008－7842（2014）02－0093－03

）男，高級(jí)工程師（

2013－10－16）