PN運糖漏斗車制動系統(tǒng)方案設計

王麗娜 侯建云 辛賢濤

摘 ?要：澳大利亞是一個資源豐富的國家，鐵路貨運系統(tǒng)發(fā)達。本文介紹了出口澳大利亞PN公司運糖漏斗車制動系統(tǒng)，文章包括客戶對制動系統(tǒng)的要求、制動系統(tǒng)主要配置的選擇、制動系統(tǒng)主要參數(shù)的確定及系統(tǒng)特點。最后通過試驗驗證了制動系統(tǒng)符合客戶技術規(guī)范及標準要求。

關鍵詞：鐵路貨運;制動系統(tǒng);試驗

中車長江車輛有限公司與澳大利亞PN公司簽訂合同為其設計漏斗車，車輛為窄軌車輛，雙聯(lián)車組，專線運輸糖料。最高運行速度100km/h。制動系統(tǒng)須按照AAR標準、AS標準、PN技術規(guī)范及PN對車輛制動系統(tǒng)的需求進行研制。

1 車輛制動要求

1.1 空氣制動系統(tǒng)的要求

出口澳大利亞PN公司運糖漏斗車軸重為20t，主輔車自重為44.7t，總重為160t。車輛運行時，列車管定壓為500kPa，重車制動缸壓350Kpa。制動率須符合AS7510.2，重車制動率為13%～16%，空車緊急制動率≦30%?？刂品绞綖楠毩⑹降碾娍湛刂品绞健?/p>

1.2 停車制動系統(tǒng)技術要求

重車停車制動率須符合AS7510.2即為≥13%，線路最大坡道為2.5%，車輛須實現(xiàn)停車自動駐車的要求，此外須實現(xiàn)維修車間隨時駐車、緩解的要求，且須操作方便。

2制動系統(tǒng)整體方案

根據(jù)AAR標準、AS標準、PN技術規(guī)范及客戶使用需求，電空制動裝置采用了KNORR公司提供的獨立式電空制動系統(tǒng)，主輔車共用一套空氣制動裝置，安裝一個控制閥，一套ECP電控控制系統(tǒng)。控制閥、風缸、ECP控制系統(tǒng)ID模塊接線盒安裝在主車上。主輔車各設置一套ELX空重閥。輔車僅設置壓力傳輸管件及信號傳輸電纜，此外為提高緊急制動波速輔車設置一緊急放風閥。

主輔車各安裝一套空氣自動駐車制動系統(tǒng)，采用了采用KNORR公司的TSPB/3L停車制動缸、可雙向操作的二位三通閥，實現(xiàn)在車輛兩側均可控制空氣自動駐車制動系統(tǒng)的功能。兩套空氣自動駐車制動系統(tǒng)均安裝于主輔車的B端，中間采用軟管連接。

輔車安裝一套手制動系統(tǒng)，手制動機采用了WABTEC公司雙向操作的O型手制動機。手制動機設置一力的傳感器，并安裝傳感電纜，傳感電纜與控制閥上的CCD相連，將手制動機的制動緩解信號傳送給CCD，再由CCD通過貫穿車輛的ECP電纜傳遞給機車操控室，使司機在操控室即可了解整列車手制動裝置的制動緩解狀態(tài)，并精確定位手制動未緩解的車輛，避免車輛在手制動未緩解的狀態(tài)下啟動造成擦輪。

每個轉(zhuǎn)向架安裝一套基礎制動裝置。

電空制動系統(tǒng)主要滿足車輛運行狀態(tài)下的制動需求，空氣自動駐車制動系統(tǒng)滿足車輛停駐后自動駐車的需求，手制動系統(tǒng)滿足維修車間隨時駐車的需求。

系統(tǒng)原理圖如圖1

3制動系統(tǒng)的主要配置及制動率的確定

3.1電空制動系統(tǒng)的主要配置

電空制動系統(tǒng)主要包括KNORR公司的EP60控制閥、風缸、空重閥、放風閥、ID模塊接線盒、電纜等。

3.2 空氣自動駐車制動系統(tǒng)的主要配置

空氣自動駐車器采用KNORR公司的TSPB/3L停車制動缸、雙向操作控制閥、杠桿、拉桿等。

3.3 手制動系統(tǒng)的主要配置

手制動系統(tǒng)包括WABTEC公司雙向操作的O型手制動機、滑輪、拉桿、傳感器、傳感電纜。

3.4 TMX基礎制動系統(tǒng)

TMX基礎制動系統(tǒng)主要包括制動缸、閘調(diào)器、杠桿、制動梁及閘瓦。

3.5 供風風缸容積的確定

制動系統(tǒng)雖然采用獨立式ECP制動系統(tǒng)，在車輛運行中供風風缸一直處于沖風狀態(tài)，但是仍要驗證緊急制動狀態(tài)的壓力平衡。本制動系統(tǒng)選用了一個36L的供風風缸，遠遠小于標準獨立式ECP制動系統(tǒng)供風風缸，其原因為本制動系統(tǒng)安裝了兩個停車制動缸，兩個停車制動缸通過三通、管件與供風風缸相連，車輛運行中停車制動缸可相當于供風風缸使用。根據(jù)波義爾–馬略特定律

Pf——供風風缸壓力，按技術規(guī)范取500kPa。

Vf——供風風缸及管路容積，供風風缸為36L，管路容積按設計方案取0.5L，共計36.5L

Pt——停車制動缸壓力，按技術規(guī)范取500kPa。

Vt——停車制動缸及管路容積，按供應商提供數(shù)據(jù)停車制動缸容積為12.25L數(shù)量為2，管路容積按設計方案取1.5L，共計26L

Vzp——制動缸管路容積及余隙容積，設計方案取13.4L

Vz——制動缸容積，制動缸直徑為203mm，行程按最大57mm計算，一組共計4個制動缸容積為7.38L

Pz——制動缸壓力

經(jīng)計算緊急制動狀態(tài)下制動缸的壓力平衡為366Kpa。

由此可見采用36L的供風風缸，緊急制動狀態(tài)制動缸的平衡壓力已滿足要求。

3.5 制動率計算

制動率為閘瓦壓力和車輛重力的比值，是衡量車輛制動能力的重要參數(shù)。按照技術規(guī)范要求本項目重車制動率為13%～16%，空車緊急制動率≦30%。

制動率=

P——制動缸壓力，重車制動缸壓力按350Kpa計算。

D——制動缸直徑，取0.203m。

n——全車制動倍率，取5.916X2

η——傳動效率，按照經(jīng)驗重車傳動效率取0.78，空車傳動效率取0.68.

G——車輛重量，總重為160t（一組車），自重為44.7t（一組車）

重車制動率

=13.31%

空車制動缸壓力=重車制動缸壓力x空重閥比例

AAR系統(tǒng)中最常見的空重兩級的空重閥比例為40%、50%和60%三種，根據(jù)空車緊急制動率≦30%要求，最終選定的空重閥比例為40%。

空車制動率

=18.57%

3.6 停車制動杠桿比例的確定

停車制動杠桿比例的確定受兩方面因素的影響，一方面為停車制動率，按照技術規(guī)范要求停車制動率須≥13%;另一方面由于停車制動缸行程小于TMX手制動杠桿行程，停車制動杠桿倍率應盡可能的小，以保證車輛在新車及磨耗狀態(tài)下停車制動實施的有效性。本車采用的TSPB 3L所選用的杠桿倍率應小于0.61。

≥13%

λ≥

Fs——TSPB最小輸出力為21kN

ηs——停車制動系統(tǒng)效率，按照經(jīng)驗取0.62

r——TMX手制動倍率為14.65

λ——停車制動系統(tǒng)杠桿倍率

——TSPB 3L的數(shù)量

經(jīng)計算λ≥0.53，因此取λ=0.58

結束語

目前該車已交付客戶使用，制動系統(tǒng)配置先進，自動化程度較高，為客戶節(jié)省了大量的人力資源。且使用方便、操作可靠完全滿足客戶的使用要求。

參考文獻

[1] ?侯建云.出口澳大利亞煤炭漏斗車電控空氣制動系統(tǒng)的設計.企業(yè)技術開發(fā)總.2018.01，總第532期.

[2] ?AAR S-401-2011-E.貨車制動機基本設計數(shù)據(jù)[S].

[3] ?饒忠，彭俊彬，陸嘯秋 ?列車制動.北京：中國鐵道出版社，2012.