國內(nèi)外鐵路貨車制動技術(shù)發(fā)展

衣美玲

(遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121000)

鐵路貨車隨經(jīng)濟發(fā)展而不斷向高速、重載發(fā)展，制動系統(tǒng)已經(jīng)成為運行速度和裝載能力進一步提高的關(guān)鍵制約因素。目前，國外貨車制動系統(tǒng)主要有適應(yīng)重載運輸?shù)腁AR體系，代表國家有美國、加拿大和澳大利亞等；適應(yīng)快捷運輸?shù)腢IC體系，相比AAR體系，我國貨車制動系統(tǒng)有諸多相似之處。

1 符合AAR標(biāo)準(zhǔn)的貨車制動系統(tǒng)

北美貨車制動系統(tǒng)經(jīng)歷了由K型閥→AB閥→ABD閥→ABDW閥→ABDX閥數(shù)代的變遷，最終形成了以AB系列控制閥為基本平臺，以ABDX型控制閥為代表的北美貨車制動系統(tǒng)，其主要特點如下。

1.1 控制閥具有多種適應(yīng)長大列車的性能

ABDX控制閥屬于二壓力控制閥，具備制動、緩解和保壓等功能，通過列車管與副風(fēng)缸間壓差實現(xiàn)。該控制閥具有多種適應(yīng)長大列車的性能，主要有局部減壓、緊急放風(fēng)、緊急增壓、常用制動加速和加速緩解等作用，促進了列車的制動、緩解性能，增大了列車的制動、緩解波速，減少列車的縱向沖動。

從目前發(fā)展來看，就以壓縮空氣作為制動信號傳遞介質(zhì)的自動空氣制動機而言，受其本身物理特性限制，以美國為代表的現(xiàn)代貨車空氣制動機的性能已達到很高的技術(shù)水平，進一步提高性能的可能性不大。因此，自20世紀(jì)90年代以來，美國致力于開發(fā)電控空氣制動機(ECP)，經(jīng)過二十年的發(fā)展，ECP技術(shù)已在美國、加拿大、南非和澳大利亞等國重載運輸列車上廣泛應(yīng)用，特別是近年來在澳大利亞礦石車上大量應(yīng)用。ECP制動機具備列車操縱性能好，列車縱向沖動小，制動距離短，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。

1.2 自動調(diào)整的空重車調(diào)整裝置

AAR體系的空重車調(diào)整裝置大部分為兩級自動調(diào)整，代表產(chǎn)品有ELX-B和EL-60等，該類空重車調(diào)整裝置測重調(diào)壓功能集成，通過檢測車輛枕簧撓度變化，作為判定車輛裝載狀態(tài)的依據(jù)。在空車位時，空重車調(diào)整裝置通過對制動缸限壓并將制動缸壓縮空氣分流，來降低空車位的壓力。

1.3 單元制動裝置

常規(guī)鐵路貨車將制動缸安裝在車體上，而20世紀(jì)50年代曾出現(xiàn)制動缸固定在轉(zhuǎn)向架上基礎(chǔ)制動裝置上的結(jié)構(gòu)。近年來，又出現(xiàn)了最新型的TMX(見圖1)和TMB60單元制動裝置。制動缸直接安裝在轉(zhuǎn)向架制動梁上的結(jié)構(gòu)中，車體與轉(zhuǎn)向架間僅通過一根風(fēng)管相連，結(jié)構(gòu)簡單，提升了傳動效率和可靠性。更能適應(yīng)例如關(guān)節(jié)車、漏斗車等專用車輛的特殊結(jié)構(gòu)技術(shù)條件。

圖1 TMX單元制動裝置

2 我國鐵路貨車制動系統(tǒng)

我國貨車制動技術(shù)同樣經(jīng)歷了從仿制、改造到自主研制的發(fā)展歷程。建國初期以K1、K2、GK型制動機為代表，到20世紀(jì)70年代研制出103型分配閥。到了20世紀(jì)90年代，新一代120型空氣控制閥成功研制，能夠適應(yīng)重載運輸?shù)陌l(fā)展需求，經(jīng)過不斷運用改善，成為主型制動系統(tǒng)。

2.1 120型、120-1型空氣控制閥

120型空氣制動機1以103型空氣制動機為基礎(chǔ)研制，能夠適應(yīng)萬噸列車的技術(shù)要求，特別是增加了快速緩解作用和壓力保持操縱的功能。與美國AB系列閥均屬于有金屬滑閥的二壓力直接作用式閥，目前，該閥性能指標(biāo)達到國外先進水平。

為實現(xiàn)單獨抑或與ECP、Locotrol配套使用均能適應(yīng)重載運輸要求，120閥改進設(shè)計增添一些常用加速制動功能，定型為120-1型空氣控制閥，顯著降低了縱向沖動載荷，常用制動距離明顯縮短。

2.2 空重車自動調(diào)整裝置

空重車自動調(diào)整裝置可根據(jù)車輛裝載重量的變化動態(tài)地調(diào)整閘瓦(閘片)壓力，以合理調(diào)控空重車制動率。使重車工況制動力足夠，制動距離滿足要求；空車工況制動力不會過大而導(dǎo)致車輪抱死，引起車輪踏面擦傷故障。

國內(nèi)空重車調(diào)整裝置最早是與GK型三通閥配套的手動兩級空重車調(diào)整裝置，主要由安全閥和降壓風(fēng)缸組成，之后演變?yōu)榧稍?03閥均衡部之上的手動兩級空重車調(diào)整裝置。然而手動調(diào)整空重車調(diào)整裝置易漏調(diào)、誤調(diào)，導(dǎo)致制動力空車高或重車不足的現(xiàn)象。

手動調(diào)整空重車調(diào)整裝置顯著缺點難以克服。經(jīng)過改進設(shè)計，400B型無級空重車調(diào)整裝置面世，可實現(xiàn)無級自動調(diào)整，之后發(fā)展到現(xiàn)階段的KZW系列。KZW系列由X-A限壓閥1與C-A傳感閥1兩部分組成，也采用降壓缸分流分壓的方法調(diào)整空重車壓力，分流方式為下游分流，配17L降壓風(fēng)缸，傳感閥行程有21mm和27mm兩種，以適應(yīng)不同撓度差的轉(zhuǎn)向架。

2.3 閘調(diào)器

閘瓦間隙自動調(diào)整器可自動調(diào)整車輪和閘瓦兩者之間的間隙大小，確保制動缸活塞推出行程在合適范圍，實現(xiàn)制動缸壓力不會因為輪瓦磨耗后間隙變化而顯著改變。制動缸活塞行程過短則制動缸壓力太高，抱死車輪引起擦傷；行程過長則制動缸壓力過低，制動距離過長而不能保證安全運行。過去，閘瓦間隙通過人工調(diào)整，成本高。原J型單向閘調(diào)器僅能在輪瓦間隙過大，制動缸活塞行程過長時自動調(diào)整。因此，20世紀(jì)70年代后期展開了雙向閘瓦間隙自動調(diào)整器的研制開發(fā)。

1980年成功研制貨車新式閘調(diào)器，定型為ST1—600型。初期采用推桿式的安裝方式，但使用過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)傳動比超過1時推桿彎曲變形大，后改為杠桿式。之后閘調(diào)器安裝在制動梁中拉桿處，經(jīng)改進設(shè)計，減輕了重量，縮小調(diào)整量為250mm，1988年批量裝車運用，改型為ST2—250型，已成為主型閘調(diào)器。

2.4 制動缸的應(yīng)用與發(fā)展

制動缸從普通制動缸發(fā)展到密封式制動缸，之后又演變?yōu)樾龎好芊庵苿痈?。原有的普通制動缸其前端沒有防塵裝置，容易吸入灰塵，易磨損制動缸的內(nèi)側(cè)壁和皮碗，造成制動缸的漏泄而不能保壓，縮短了制動缸和皮碗的壽命。其后經(jīng)過改進，在制動缸前端加裝防塵裝置，有效地防止灰塵、雜物的進入，大幅度提高了制動缸的密封性能和使用壽命。2002年9月，新型旋壓密封制動缸通過評審，其后蓋與缸體碾制成一體，前蓋用鋼板壓制，提高了氣密性，在前蓋處設(shè)濾塵套，使吸入的壓縮空氣保持清潔。相比鑄鐵活塞，其互換性好、重量更輕、氣密性好、皮碗使用壽命長?，F(xiàn)階段，新造車已全部采用旋壓密封制動缸。

2.5 脫軌自動制動閥的應(yīng)用

2005年，脫軌自動制動閥通過審查，其主要作用是保證在車輛發(fā)生脫軌時，脫軌制動閥的閥桿被拉斷，迅速排出列車管內(nèi)壓力空氣，使整個制動系統(tǒng)發(fā)生緊急制動作用，迅速停車，減小脫軌車輛對線路的破壞等?，F(xiàn)已批量應(yīng)用，保障了運輸安全。

2.6 人力制動機的應(yīng)用與發(fā)展

人力制動機以人力為原動力，通過手輪轉(zhuǎn)向和旋轉(zhuǎn)力大小來控制，然而限于制動力小、動作不及時、不能司機操縱等缺點，很快被非人力的制動機取代。但在調(diào)車作業(yè)、車站停放或主要制動機出現(xiàn)故障時，人力制動機仍然是一個簡單有效的救急制動手段。

貨車人力制動機主要有手制動機和腳制動機，但手制動機為主流。手制動機主要有鏈條式手制動機，多在老式貨車上裝用。另外一種是折疊式鏈條手制動機，多用于平車、砂石車裝用，但動作太慢。此外是棘輪式的手制動機，以FSW型和NSW型手制動機為典型，具有階段緩解和快速緩解作用，制動力大，作用性能好，結(jié)構(gòu)合理，因是臥式手輪，不易碰彎，目前新造貨車廣泛裝用NSW型。

3 結(jié)論與展望

近年來，我國貨車裝備技術(shù)不斷提升?？諝饪刂崎y、空重車自動調(diào)整裝置、閘調(diào)器的性能已達到國際先進水平，完全可以滿足高速、重載的需要。但仍存在明顯不足，如120閥的橡膠件、潤滑油脂、零部件防腐等方面的不足，縮短了檢修周期，難以保證可靠性。因此，需要繼續(xù)利用新技術(shù)、新材料、新工藝、新裝備來保證和提高我國制動技術(shù)的發(fā)展。

著眼鐵路貨車未來的發(fā)展，ECP技術(shù)是主要方向，通過計算機網(wǎng)絡(luò)控制，通信等先進技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計為操控平臺，可實現(xiàn)目前空氣制動系統(tǒng)難以實現(xiàn)的工作狀態(tài)信息監(jiān)控和實時反饋。