独联体货车制动系统研究

田 宇，安 鸿，肖维远，申检宏，刘保华

（南车眉山车辆有限公司 制动技术研究所，四川眉山620010）

独联体货车制动系统研究

田 宇，安 鸿，肖维远，申检宏，刘保华

（南车眉山车辆有限公司 制动技术研究所，四川眉山620010）

介绍了独联体货车空气制动系统的要求、配置，研制符合独联体的货车空气制动系统的部件以及试验结果。

独联体；货车；空气制动系统；技术方案

根据对市场情况的了解，独联体国家对俄罗斯货车制动系统的需求量比较大，我国每年出口到独联体国家的货车车辆有几千辆，但其制动系统都采用进口的俄罗斯制动系统，国内目前还没有符合俄罗斯货车制动系统的产品。

南车眉山车辆有限公司开发独联体货车制动系统，参与国际竞争，为我国的铁路货车制动系统打入国际市场创造了条件，具有很好的经济效益和市场前景；同时也可提高我国货车制动产品的设计、制造水平。

1　独联体货车制动系统简介

独联体国家所需的货车制动系统是俄罗斯的货车制动系统，包括分配阀、空重车调整装置、制动缸、闸调器等。

图1　独联体货车制动系统示意图

分配阀现主要是483-000型货车空气分阀，其为二、三压力控制，为膜板V型密封圈结构。成套的483-000型货车空气分配阀具有下列部件：附有空重车转换装置的295-001双室风缸；附有平道-坡道转换装装置的483-010型主阀部；附有缓解阀的270-023总阀部。

目前使用的货车空气分配阀都设有空重车调整装置。这种调整装置设有3个调整位置（手把位置），可以根据车辆载重状况分别手动调整到重车位、中间位、空车位。空重车自动调整阀是一种截流式的无级空重车调整装置，根据转向架挠度的变化来改变杠杆支点的位置，实现大范围的制动缸压力无级调整，满足高速货车的使用要求。

目前多采用单作用式闸调器，单作用的闸调器只能将过大的闸瓦间隙调小，在更换新闸瓦时，必须用手将闸调器恢复到原位。

制动缸根据需要采用不同的直径，主要有203 mm（8 in）、254 mm（10 in）、356 mm（14 in），其行程都为240 mm。制动缸的最大工作压力为600 kPa。制动缸的推杆头与活塞连接为一体。

折角塞门最大工作压力为1 000 kPa，塞门标准直径为32 mm；其工作温度为±60℃。

软管连接器最大工作压力为1 000 kPa。

副风缸最大工作压力为700 kPa。

独联体国家铁路货车单车试验的要求为：

副风缸（78 dm3）充到480 kPa的时间约为270 s，

工作风缸充到460 kPa的时间不超过210 s，

重车位时，制动缸0到350 kPa的时间为7～14 s，

制动缸压力开始下降到40 kPa不超过60 s。

制动缸的压力：

在载重的情况下（定压600 kPa）400～450 kPa，

在正常情况下（定压450 kPa）300～340 kPa，

在空载情况下140～180 kPa。

列车试验时紧急制动的波速不小于275 m/s。

2　研制目标

现需研制一套符合独联体货车制动系统的产品，包括分配阀、空重车自动调整装置、制动缸、闸调器、软管连接器、折角塞门、折断塞门、副风缸等。

该制动系统的分配阀带缓解阀、二、三压力转换装置，可与俄罗斯的483-000型货车空气分配阀混编运用。

该制动系统工作温度满足-60℃-+60℃环境要求。列车紧急制动时，制动波传播速度不小于275 m/ s。闸调器最大调节量600 mm。副风缸容积78 d m3。制动缸直径356 mm，活塞最大行程240 mm。

3　系统配置

研制的制动系统要求能与独联体货车制动系统混编，其基本配置是控制风缸、M R D阀、空重车自动调整装置、制动缸、闸调器、副风缸、折角塞门、截断塞门、软管连接器等，其制动系统配置示意见图2。

图2　独联体制动系统配置示意图

3.1分配阀（见图3）

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分配阀是该制动系统中的控制中心，控制着制动系统的充气、制动、缓解。

分配阀由主阀、二、三压力转换阀、安装板等组成。是整个车辆制动系统的核心控制单元。

根据调研，国外制动系统阀体大量采用铝合金材质，并且铝合金材质在国外已成功运用数十年。铝合金阀体可以使阀的质量大大减轻，提高了阀体内腔气路的铸造质量、使阀体的外观得以改善，提高了外观尺寸精度。分配阀的阀体、阀盖采用铝合金材质。

分配阀具有以下基本性能：

（1）能适应制动管定压450～600 kPa的情况下均能正常工作；

（2）应具有充气、缓解、制动、保压等作用；

（3）应具有局减功能；

（4）应具有二、三压力转换机构；当在二压力时具有直接缓解功能，在三压力应具有阶段缓解功能；

（5）应具有手动缓解阀；

（6）在长大编组时，前部车辆制动缸的充气应具有先快后慢的功能。

图3　分配阀

分配阀由主阀、限压阀、副风缸充气阀、局减阀、控制风缸充气部、快速缓解阀、二、三压力转换部、加速缓解部、制动缸充气部等组成。

为便于安装，采用板式安装阀座，分配阀用4个双头螺柱紧固到中间体式的阀座上，阀座本身同时作为车辆所有管路的连接点。

主阀的作用主要是控制各风缸的充气及制动机的制动、缓解、保压等功能。

二、三压力转换部通过转换手柄二压力与三压力间可转换。当在二压力时具有直接缓解功能，在三压力应具有阶段缓解功能。

在转换手柄处于二压力位，制动系统缓解时控制风缸的压力空气充向列车管，对列车管起到局部增压的作用，从而提高缓解波速。

长大货物列车制动时，通过列车管与控制风缸的压差，列车前部车辆制动缸充气先快后慢，减少列车的纵向冲动。

3.2空重车自动调整装置

空重车自动调整装置为无级调整，空重车自动调整装置根据转向架弹簧在空重车时的不同挠度来控制制动缸的压力。空重车自动调整装置由中继阀和传感阀组成。具有以下基本性能要求：

（1）可以使制动缸压力随车辆载重自动调整，使车辆制动率保持在一定范围内；

（2）具有根据车辆载重自动无级调整制动缸压力的功能；

（3）与分配阀相适配，只对最终的制动缸压力大小进行调整，而不影响制动系统的性能。

空重车自动调整装置由传感阀和中继阀组成

（1）传感阀（见图4）

图4　传感阀

传感阀由活塞、顶杆及内外弹簧等组成，当车辆载重不同枕簧挠度变化时挡铁位置不同，传感阀据此将一部分制动缸压力空气分流入降压气室，并控制调整阀的输入与输出之比，从而使制动缸压力随车辆载重而无级地、成比例地变化，实现空重车自动无级调整。

当车辆满载时，枕簧挠度加大；处于全重位，这时显示活塞处于原位，显示杆不露出来。

当车辆载重减少时，枕簧挠度变小，挡铁与传感阀顶杆之间的间距增大。制动缸压力就随着载重的减少而降低。

当车辆处于空载状态时，挡铁位置更低，压力差接近零，制动机处于全空位，制动缸压力为最低值。

（2）中继阀（见图5）

图5　中继阀

中继阀有两个膜板，在重车位时下膜板上面的腔室没有压力空气，下膜板就不起作用，只有上膜板上的腔室有压力空气，制动缸的压力空气最大；当车辆的载重减少时，枕簧挠度变小，挡铁与传感阀顶杆之间距增大。制动缸压力部分地分流入中继阀下膜板上腔室，制动缸的压力就减小；当车辆处于空载状态时，挡铁位置最低，中继阀下膜板腔室压力与制动缸压力几乎相等，制动缸的压力最低。

3.3制动缸

制动缸主要由缸体组成、前盖组成、活塞组成、缸座组成、毡托组成及橡胶密封件等部分组成，见图6。

图6　旋压密封式制动缸

制动缸前盖与活塞套筒之间设有密封润滑圈，前盖上设有滤尘器，当制动缸活塞移向缓解位时，外界的空气必须经过滤尘器才能进入制动缸前盖内，能防止灰尘、水分及污垢进入制动缸，大大地延长制动缸的寿命。

旋压密封式制动缸能产生随制动缸压力大小而变化的推力。通过活塞推杆将推力传递到基础制动装置。

主要技术参数：

制动缸有效直径：356 mm

最大行程：240 mm

最大工作压力：600 kPa

3.4闸调器（见图7）

闸调器将安装位置为中央连接拉杆处，闸调器的前端与制动缸后杠杆相连，后端与制动缸前杠杆相连，相当于一根能自动伸缩的连接拉杆。

图7　闸调器

闸调器的基本构造原理简单地说就是一个拉杆，但做成两截套在一起，一截做成螺杆，另一截做成一端带框架的空心的拉杆，中间用调整螺母连接。

闸调器具有双向调整作用。车辆运行中，无论闸瓦与车轮的间隙偏大或偏小，它都能自动地调整制动缸活塞行程达到正常间隙，使制动缸活塞行程保持在规定的范围内。

闸调器采用非自锁螺纹式机械结构，作用比较可靠，机构紧凑，而且动作较迅速，对空气制动又没有干扰。

闸调器是双向调整闸调器，其调整长度为675 mm，具有以下特点：

（1）具有双向调整作用。车辆运行中，无论闸瓦与车轮的间隙偏大或偏小，它都能自动地调整制动缸活塞行程达到正常间隙，使制动缸活塞行程保持在规定的范围内。

（2）采用非自锁螺纹式机械结构，作用可靠，机构紧凑，而且动作较迅速，对空气制动又没有干扰。

3.5 副风缸（见图8）

副风缸的设计压力为700 kPa。

双室风缸的容积为78 d m3。

图8　副风缸

风缸吊连接副风缸与车体，副风缸与车体之间有风缸垫木。副风缸的底部有排水口，平时拧紧螺堵，在排水时拧出螺堵。

3.6截断塞门（见图9）

截断塞门连接主管与分配阀，连通或关闭。当手把与制动支管成平直位置时为开通位，旋转手把90°与制动主管成垂直位置时为开通位。

图9　截断塞门

3.7折角塞门（见图10）

图10　折角塞门

折角塞门安装在制动主管的两端，用以开通或关闭主管与软管之间的通路，以便于关闭空气通路和安全摘挂机车、车辆。

当手把与制动主管成平直位置时为开通位置，旋转手把90°与制动主管成垂直位置时为关闭位。

折角塞门在关闭位具有自排风功能，可以排掉软管连接器里的空气压力，而保留制动主管的压力空气。

3.8软管连接器（见图11）

制动软管的主要用途是连接相邻各车辆的列车管，能在列车管通过曲线或各车辆间距变化时，不妨碍压缩空气的畅通。

制动软管最大工作压力为1 000 kPa。

图11　软管连接器

4　结论与建议

经过试制的部件组装后进行了性能试验，随后进行了单车试验，试验数据如下：

副风缸（78 dm3）充到480 kPa的时间为254 s，

工作风缸充风到460险kPa的时间为192 s，

重车位时，制动缸0到350 kPa的时间为11.5 s，

制动缸压力开始下降到40 kPa的时间为36.7 s。

制动缸的压力：

在载重的情况下（定压600 kPa）438 kPa，

在正常情况下（定压450 kPa）316 kPa，

在空载情况下155 kPa。

试验的结果达到了设计目标。

综上所述，在独联体制动系统的设计中，借鉴了类似成熟产品的经验，对该制动系统的可靠性、可用性、安全性和可维护性都有保证，并且方案试验的数据满足设计的要求；研制的独联体制动系统可以满足独联体国家对制动系统的要求。

［1］ 铁道部机务局、铁道部科学技术情报研究所.苏联铁路长大重载列车制动技术［Z］，1984.

［2］ ［苏］н.и.конлов.в.в.крилов苏联No.483货车空气分配阀［J］，国外铁道车辆，1987，（4）：16-23.

CIS Brake System Research

TIAN Yu，AN Hong，XIAO Weiyuan，SHEN Jianhong，LIU Baohua
（CSR Meishan Rolling Stock Co.，Ltd.，Meishan 620010 Sichuan，China）

In this paper，CIS truck air brake system requirements and configuration are introduced，and the CIS truck air brake system components are developed and tested.

CIS；truck air brake system；technical scheme

U272.35

A doi：10.3969/j.issn.1008-7842.2015.04.16

1008-7842（2015）04-0071-04

�）男，高级工程师（

2015-02-11）