我国铁路货车制动机的发展研究

陈春棉+滕汉卿

摘 要：制动系统是铁路货车的重要组成部分之一，直接影响着货物列车的运行安全。该文介绍了我国铁路货车制动机从GK型空气制动机到103型空气制动机、120型空气制动机的研究和发展过程。对每一种制动机而言，首先简单地介绍了它的主要组成部件，然后在分析其主控部件的结构的基础上，阐述了各类型制动机的结构和性能特点以及存在的问题和不足之处。

关键词：铁路货车 空气制动机 GK型三通阀 103型分配阀 120型控制阀

中图分类号：U21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）05（b）-0038-04

Abstract：The braking system is one of the most important parts of the railway vehicle， which directly affects the safe operation of the freight train. The railway freight car air brake in our country， from GK air brake to 103 air brake， then 120 air brake， the research and development process of these were introduced in this paper. For every kind of air brake， the main components of which was briefly introduced， and then based on the structure analysis of the main control part， the structure and performance characteristics and the existing problems as well as shortcomings of every types of air brake were described.

Key Words：Railway freight car；Air bake；GK three - way valve；103 distributing valve；120 control valve

铁路是我国国民经济的大动脉，在各种交通运输方式中，铁路承担了全国大部分的运输任务，在我国综合交通运输体系中处于骨干地位，对国民经济的发展起着非常重要的作用。铁路货车是铁路运输中直接运载货物的工具，完成铁路运输任务需要有足够数量、品种齐全、质量优异的车辆。作为铁路货车的重要组成部分之一，制动机的结构和特点决定了铁路货物列车的制动性能，是保证列车安全运行的关键因素。目前，我国运行速度120 km/h以上的旅客列车全部采用了电空制动机[1]，制动性能有了很大的改善。而货物列车仍采用传统的空气制动机，制约着铁路货运重载的快速发展，制动技术成为货物列车今后发展的关键技术。

1 GK型空气制动机

解放前，由于我国铁路机车车辆来自世界许多国家，制动装置品种繁多，一般以K1、K2型三通阀为主，由于K型制动机缺乏空重车位，重车制动力严重不足。1956年四方车辆研究所和齐齐哈尔车辆厂通过对K2型三通阀进行技术改造，研制出了GK制动机。1958年通过原铁道部组织审查后逐步在新造货车上全面推廣[2]。该空气制动机是以GK型三通阀为主的货车用自动式空气制动机，具有两级制动力的手动空重车调整装置。

如图1所示，GK型空气制动机由制动主管、制动支管、截断塞门、远心集尘器、GK型三通阀、副风缸、制动缸、两级手动空重车调整装置、制动软管连接器等部件组成[3]。

在20世纪60～80年代，GK型制动机是我国铁路货车的主型制动机，一直到2006年，其保有量仍然有25万台，占到货车制动机数量的45%左右，对铁路货物列车的安全运行起到了良好的保障作用[4]。在铁路货运重载的大背景下，铁道部科学研究院等有关单位经多年的大量试验和仿真研究工作得出以下结论：GK型制动机和103型制动机混编使用，基本可以满足5000 t级重载列车正常运用的要求；在没有新型制动机混编的条件下，GK型三通阀不适宜用于5000 t级以上的重车列车或60辆以上的长大空车编组列车[5]。从1995年开始，GK型空气制动机现已在使用中以每年4万辆左右的速度逐步淘汰。

2 103型空气制动机

为克服GK型制动机的缺点，解决60～70辆编组长大列车的制动问题。我国于1961年开始研制103型空气制动机，并于70年代通过原铁道部技术鉴定后开始陆续装车。如图2所示，103型空气制动机由制动软管连接器、制动主管、制动支管、截断塞门、远心集尘器、103型分配阀、副风缸、制动缸、压力风缸、缓解阀等部件组成。由于103型分配阀采用间接作用方式，可适用于各种大小型号的副风缸和制动缸，所以可以根据车辆载重吨位的大小来选配制动缸和副风缸。目前，103型空气制动机主要安装在载重50 t以上的货物车辆上。

103型制动机的作用原理仍属二压力方式，由于其在设计中曾广泛吸取当时的国外先进经验，因而具有间接控制作用、分部作用、制动灵敏度高、通用制动缸及适应与旧型制动机混编等特点，特别是在紧急灵敏度和制动波速上与GK型制动机相比有明显提高。如表1所示，当编组辆数增加到72辆时，其制动波速无衰减，能够适应于5 000～6 000 t级重载列车的运用。

103型分配阀在推广运用中的主要问题有：（1）间接作用方式要求有80～100 L的副风缸，比GK阀的59 L副风缸为大，导致初充风时间较长。（2）间接作用方式不利于制动波速和缓解波速的进一步提高，并且使分配阀的结构变得复杂，增大了检修人员的工作难度，这在一定程度上造成检修质量低，运用和保养不合理，使分配阀检修周期短。（3）橡胶膜板、橡胶夹心阀耐油性差，寿命短，橡胶夹心阀易开胶、膜板夹渣最后导致穿孔等均会引起分配阀失去正常作用，影响列车运行安全。（4）制动管小减压量时与GK型制动机相比制动力大1倍左右。混编列车在制动作用开始时，由于制动缸压力的不一致，造成列车纵向冲动。这种小减量的制动力的差异经反复制动后，易造成闸瓦磨耗大，甚至磨托。