長大型養(yǎng)路機械車制動系統(tǒng)設(shè)計

全洪躍 劉文軍 朱 宇

(南車眉山車輛有限公司 四川 眉山 620010)

長大型養(yǎng)路機械車制動系統(tǒng)設(shè)計

全洪躍 劉文軍 朱 宇

(南車眉山車輛有限公司 四川 眉山 620010)

對雙管重聯(lián)和單管重聯(lián)2種雙制動機系統(tǒng)方案進行對比研究，通過理論分析和1∶1模擬試驗，表明2種方案均能完成單制動機系統(tǒng)的全部功能，且提高制動響應速度效果明顯；單管重聯(lián)雙制動機系統(tǒng)具有更好的故障導向安全性。

長大型養(yǎng)路機械車；雙制動機；單管重聯(lián)；雙管重聯(lián)

現(xiàn)有大型養(yǎng)路機械車(以下簡稱機械車)制動系統(tǒng)由安裝在兩端司機室的2套制動控制器和1套YZ-1G型制動機組成，系統(tǒng)方框圖如圖1所示?？諝庵苿又噶顐鬟f到制動缸的距離基本與車長相當，有的機械車由于中間部分為作業(yè)區(qū)，制動機不能安裝在正中，這就會造成其中一端司機室制動控制器產(chǎn)生的空氣制動指令傳遞到制動缸的距離更長，可能超過車長，車輛越長，則制動響應越慢[1]。當機械車長度超過40m時，單獨制動閥(以下簡稱小閘)上閘時間超過8s，自動制動閥(以下簡稱大閘)響應時間更長，該制動響應時間雖然符合DWL-48搗固穩(wěn)定車(長度超過40m)制動系統(tǒng)的技術(shù)條件要求，但明顯大于普通機械車制動系統(tǒng)規(guī)定時間，這會導致機械車安全性能降低。因此，研制了雙制動機系統(tǒng)以提高超長機械車的制動響應時間。

圖1 單制動機系統(tǒng)方框圖

1 方案設(shè)計

1.1 方案要求

機械車制動系統(tǒng)由2套YZ-1GK型制動控制器和2套YZ-1G型制動機組成(見圖2)。其中，YZ-1G型制動機由遮斷閥、中繼閥、均衡風缸、分配閥、緊急閥、氣控閥和氣動集成等部件組成；YZ-1GK型制動控制器安裝在司機室，由大閘、小閘、單緩按鈕、主/補機轉(zhuǎn)換開關(guān)等部件組成。

2套YZ-1G型制動機分別安裝于靠近司機室的位置，操作端的制動機置于主機位，非操作端的制動機置于補機位。操作端大、小閘發(fā)出空氣制動指令，可以在很短的時間內(nèi)到達操作端制動機，然后到達最近的制動缸。再利用通用機車雙機重聯(lián)原理，由制動缸分出1條通路，到達非操作端的制動機作用管，直接控制非操作端制動機。

圖2 雙制動機系統(tǒng)方框圖

基于雙制動機的長大型養(yǎng)路機械車制動系統(tǒng)應滿足以下要求：

(1)具有原單制動機系統(tǒng)的所有功能，可完成自動制動、單獨制動及無火回送功能，各項性能參數(shù)符合TB2056―2007《電力機車制動機技術(shù)條件》等相關(guān)標準要求；

(2)在單獨制動和自動制動時，制動缸制動和緩解時間相較《DWL-48連續(xù)走行搗固穩(wěn)定車制動系統(tǒng)技術(shù)條件》規(guī)定的最高限應提高30%以上。

1.2 雙管重聯(lián)方案

該方案由2套YZ-1GK型制動控制器和2套YZ-1G型制動機組成，采用雙管重聯(lián)，需增加4個二位三通氣控閥及2個球閥。

雙管重聯(lián)雙制動機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理如圖3所示，其中，與1號YZ-1G型制動機相連端為主機位，與2號YZ-1G型制動機相連端為補機位。

圖3 雙管重聯(lián)雙制動機系統(tǒng)原理圖

2套YZ-1G型制動機安裝于靠近司機室的位置，將制動缸管通過二位三通閥與另一臺制動機的作用管相連接，即將二位三通閥(2)的接口1與制動缸管相連，接口2通過重聯(lián)管與另一臺制動機的二位三通閥(3)的接口3相連。二位三通閥(3)的接口1接YZ-1GK型制動控制器的小閘作用管，接口2接Y1-1G型制動機(2)的作用管，二位三通閥(2)、(3)的控制口4分別與YZ-1G型制動機(1)、(2)的遮斷管相連；二位三通閥(1)、(4)的連接與二位三通閥(2)、(3)相同。2個球閥分別連接在兩端的作用管與單緩管之間。換端時，大閘置于運轉(zhuǎn)位，小閘置于緩解位。

當本車作為機車，牽引其他車輛運行時，操作主機端大閘，可通過均衡風缸壓力控制列車管充氣和排氣，從而控制列車分配閥的常用制動和緩解；當列車管排氣速率超過一定值，列車管通過緊急閥產(chǎn)生緊急排風作用，制動缸壓力快速上升，并具有增壓功能，緊急制動時，制動缸最大壓力可根據(jù)緊急制動距離進行調(diào)整；按下主機端單緩按鈕，可單獨緩解機車的壓力。操作時，主機端球閥(1)應置于關(guān)閉位，輔機端球閥(2)應置于開放位。開放球閥(2)是為了保證在主機端操作單緩時，補機端制動缸壓力也能單緩。造成此現(xiàn)象是因為補機端制動缸壓力部分來自于其分配閥控制的容積室，無法通過作用管緩解。

當本車單獨運行時，操作小閘，通過作用管控制分配閥均衡部給制動缸充氣和排氣，具有單獨制動功能。當本車作為無動力車輛時，可連掛在其他列車后，此時應關(guān)閉球閥(1)、(2)。

1.3 單管重聯(lián)方案

該方案由2套YZ-1GK型制動控制器和2套YZ-1G型制動機組成，系統(tǒng)采用單重聯(lián)管，需增加2個二位五通氣控閥、1個放氣閥及2個球閥。

單管重聯(lián)雙制動機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，其中，與1號YZ-1G型制動機相連端為主機位，與2號YZ-1G型制動機相連端為補機位。

圖4 單管重聯(lián)雙制動機系統(tǒng)原理圖

2套YZ-1G型制動機安裝于靠近司機室的位置，將制動缸管通過二位五通閥、重聯(lián)管與另一端制動機的二位五通閥相連接，即將二位五通閥(1)的接口1與制動缸管相連，接口2與Y1-1G(1)制動機的作用管相連，接口4與YZ-1GK型制動控制器的小閘作用管相連，接口5通過重聯(lián)管與另一端制動機的二位五通閥(2)的接口5相連。控制接口6與YZ-1G型制動機的遮斷管相連。二位五通閥(2)的連接與二位五通閥(1)相同。2個球閥分別連接在兩端的作用管與單緩管之間，1個排氣閥接在重聯(lián)管上。換端時，大閘置于運轉(zhuǎn)位，小閘置于保壓位。

該方案在自動制動、單獨制動及無火回送時作用原理與雙管重聯(lián)時類似。

1.4 單/雙管重聯(lián)方案比較分析

雙管重聯(lián)方案在進行主機/補機位換端操作時，可能出現(xiàn)制動缸壓力不能保持現(xiàn)象，這種現(xiàn)象發(fā)生在操作小閘進行單獨制動時：換端時，主機位切換為補機位，其制動缸壓力將通過作用管、重聯(lián)管從另一端的二位三通閥直接排入大氣，這使得坡道停車換端后，需要立即操作小閘制動，存在一定的安全隱患。

采用單管重聯(lián)方案進行換端操作時，制動壓力空氣不會通過二位五通閥排入大氣，制動缸可以保壓。在無火回送時，應注意開放重聯(lián)管上的排氣閥，因為通過操作小閘制動而產(chǎn)生的作用管壓力空氣不能通過控制列車管從分配閥均衡部緩解，此時球閥(1)、(2)均應關(guān)閉。

綜上所述，單/雙管重聯(lián)方案均滿足機械車制動需求，雖然單管重聯(lián)方案在無火回送時需增加開放排氣閥操作，但在單獨制動換端時的故障導向安全性更好。

2 試驗驗證

通過搭建1∶1模擬40m車長的雙YZ-1G型制動機系統(tǒng)，對單/雙管重聯(lián)方案進行試驗，雙制動機系統(tǒng)調(diào)試現(xiàn)場如圖5所示，數(shù)據(jù)如表1所示。

圖5 雙制動機系統(tǒng)調(diào)試現(xiàn)場

表1 單/雙管重聯(lián)雙制動機試驗數(shù)據(jù) /s

試驗證明：單/雙管重聯(lián)雙制動機系統(tǒng)均能完成自動制動、單獨制動及無火回送功能，制動響應速度相較《DWL-48連續(xù)走行搗固穩(wěn)定車制動系統(tǒng)技術(shù)條件》規(guī)定的最高限提高30%～40%左右。

3 結(jié)束語

(1)雙制動機聯(lián)合控制系統(tǒng)具有原單制動機系統(tǒng)的全部功能，前后制動機協(xié)調(diào)一致，符合機械車制動相關(guān)技術(shù)要求。

(2)單管重聯(lián)和雙管重聯(lián)雙制動系統(tǒng)在單獨制動和自動制動時，制動缸制動和緩解時間大大小于相應車型技術(shù)條件規(guī)定的最高限，提高機械車制動系統(tǒng)響應速度的效果明顯。

(3)單管重聯(lián)雙制動機系統(tǒng)相對雙管重聯(lián)雙制動機系統(tǒng)具有更好的故障導向安全性。

(4)建議在長度超過40m的機械車上采用單管重聯(lián)雙YZ-1G型制動機聯(lián)合控制系統(tǒng)。

[1] 劉豫湘.DK-1型電空制動機與電力機車空氣管路系統(tǒng)[M].北京：中國鐵道出版社，2002.□

(編輯：繆 媚)

2095-5251(2016)01-0004-03

2014-01-15

作者信息：全洪躍(1985-)，男，碩士研究生學歷，工程師，主要從事產(chǎn)品設(shè)計工作。

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