動車組用增粘裝置應用研究

張永生

摘? 要：文章以動車組增粘裝置應用情況為切入點，對各種增粘措施對比分析，提出了各種增粘措施的優(yōu)缺點，提出了動車組宜采用的增粘措施建議，提出了動車組撒砂配置原則。并從運用調(diào)查、撒砂量計算情況方面對撒砂量需求進行了調(diào)查分析，提出了動車組砂箱容量設置建議觀點。為動車組設計制造時，增粘裝置的選型配置提供參考。

關鍵詞：輪軌粘著;增粘;踏面清掃裝置;陶瓷粒子;撒砂裝置

1、引言

為改善動車組制動過程中輪軌粘著情況，國內(nèi)外動車組均設增粘裝置，主要有：設踏面清掃裝置、陶瓷粒子噴射裝置、撒砂裝置等。各種增粘方式均能夠起到一定的增粘效果，但是存在優(yōu)劣。通過國動車組采用的增粘方式對比分析及運用調(diào)查情況，提出了動車組增粘裝置選型配置建議。

2、國內(nèi)外增粘裝置應用情況

2.1日本新干線500系、700系、800系、E5采用踏面清掃及噴灑陶瓷粒子方式，每軸設踏面清掃裝置。500系（16編組）及E5（10輛編組）共4個車設噴灑陶瓷粒子噴射裝置，其他僅頭車設置。

2.2歐洲增粘方式多采用撒砂裝置。

2.3國內(nèi)應用情況

2.3.1 CRH2、CRH380A/AL系列動車組

1）采用優(yōu)先采用踏面清掃裝置及增粘控制，每軸設置踏面清掃裝置，自動動作，條件如下：

• CRH2A/B/E、CRH2C一階段型動車組：在30km/h以上且有制動指令、或者檢測空轉(zhuǎn)（只適用于M車）、或者檢測滑行時，踏面清掃電磁閥持續(xù)動作。
• CRH2C二階段、CRH380A/AL型動車組：在30km/h以上且有制動指令、或者檢測空轉(zhuǎn)（只適用于M車）、或者檢測滑行時、踏面清掃電磁閥間歇動作。
• ）設置撒砂裝置作為輔助增粘措施，設手動撒砂及自動撒砂方式。

2.3.2 其他車型動車組

采用撒砂裝置進行增粘控制，采用手動撒砂或自動撒砂方式。

3、增粘效果對比分析

3.1 踏面清掃裝置

可有效抑制踏面剝離、多邊形磨耗，避免輪軌沖擊過大，提升轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)可靠性;不受行車風、環(huán)境風影響，不污染環(huán)境;含有硬質(zhì)合金粒子（氧化鋁、氧化硅），在持續(xù)壓緊踏面作用下，車輪踏面形成大量的微小凸起，破壞輪軌間水膜、油膜，有效提升粘著系數(shù)，實驗室數(shù)據(jù)表明可提高輪軌粘著系數(shù)91.9%～126.6%，在國內(nèi)外高鐵列車上應用廣泛。

3.2 陶瓷粒子噴射裝置

硬度高，高速噴在輪、軌間，起到增粘效果，陶瓷粒子箱容積需求小（一般1L容量），目前國內(nèi)無成熟制造企業(yè)，且國內(nèi)無應用業(yè)績。

3.3 撒砂裝置

在輪軌有油粘著惡劣工況下，提高粘著效果顯著;在國內(nèi)外高鐵列車上應用廣泛。

易造成隧道中懸浮沙塵;撒砂過量時易阻塞道岔、妨礙輪軌信號傳遞;高速工況下撒砂增粘效果會減弱。

3.4線路試驗情況

采用減摩液方式模擬輪軌粘著惡劣工況，進行不同工況線路防滑試驗，測試制動距離，試驗結(jié)果如見表1。

3.5 小結(jié)

踏面清掃裝置更環(huán)保，但在輪軌粘著惡劣工況，撒砂裝置增粘效果更明顯。在制動過程中，可優(yōu)先采用踏面清掃裝置進行增粘，在輪軌粘著惡劣工況下，需采用撒砂裝置進行增粘，保證行車安全。

4、撒砂布置淺析

考慮端部車輛輪軌粘著惡劣、電制優(yōu)先、對稱布置、以及既有動車組軸重限制等因素，選擇撒砂裝置布置車號。

輪軌粘著：頭部車輛相對尾部粘著惡劣，建議布置在列車兩端車廂;

牽引空轉(zhuǎn)：考慮輪軌粘著惡劣時牽引空轉(zhuǎn)，應考慮部分動車加裝;

電制優(yōu)先：考慮電制動優(yōu)先，易出現(xiàn)滑行，應考慮部分動車加裝;

對稱布置：保證兩端控車時，撒砂效果一致性;

軸重影響：選擇軸重余量大的車輛設置。

以CRH380A、CRH380AL撒砂裝置布置為例，CRH380A選擇1、2、7、8車設置撒砂裝置，每列設6套撒砂裝置;CRH380AL選擇1、2、7、10、15、16車設置，每列10套撒砂裝置。

5、撒砂需求調(diào)查分析

5.1 運用調(diào)查

根據(jù)國內(nèi)高鐵G101次、G134次交路制動級位統(tǒng)計及波形顯示，在降速過程中主要施加B1-B4級制動，在站停期間常施加B7級制動，基本不施加緊急制動EB，具體見圖3、圖4、圖5、圖6示例。

5.2 撒砂量計算情況

以CRH2、CRH380A/AL系列動車組為例，計算撒砂量需求。

進站用砂校核：以80km/h進站，施加7N級制動并一直撒砂，需撒0.333L/次。京滬高鐵共22站，假定11站需撒砂，每砂箱需撒3.67L/天，若采用8L砂箱可滿足2天運用需求。

緊急用砂校核：300km/h動車組：緊急制動減速至停車且一直撒砂，每次需撒砂1.144L;8L砂箱可滿足7次緊急制動減速至停車操作;250km/h動車組：緊急制動減速至停車且一直撒砂，每次需撒砂0.815L;若采用8L砂箱可滿足9次緊急制動減速至停車操作。

5.3 小結(jié)

在大級別制動過程，輪軌粘著情況不良時，動車組易發(fā)生嚴重滑行，這時需操作撒砂進行增粘。運用過程中，對撒砂需求量有限，在用戶接受情況下，可適當考慮降低砂箱容量。

6、結(jié)語

踏面清掃裝置環(huán)保，撒砂裝置增粘效果明顯，可優(yōu)先采用踏面清掃裝置進行增粘，撒砂裝置作為輔助增粘措施，保證動車組制動距離，確保行車安全。撒砂布置時，考慮端部車輛輪軌粘著惡劣、電制優(yōu)先、對稱布置、以及軸重限制等因素。運用過程中，撒砂需求量有限，可根據(jù)實際情況，設置合適容量砂箱。

參考文獻

[1]? 裴頂峰，張國文，黨佳，賀春江，惠風. 動車踏面清掃器研磨子的研制[J]. 中國鐵道科學，2011，32（3）：142-144。