PN运糖漏斗车制动系统方案设计

王丽娜 侯建云 辛贤涛

摘  要：澳大利亚是一个资源丰富的国家，铁路货运系统发达。本文介绍了出口澳大利亚PN公司运糖漏斗车制动系统，文章包括客户对制动系统的要求、制动系统主要配置的选择、制动系统主要参数的确定及系统特点。最后通过试验验证了制动系统符合客户技术规范及标准要求。

关键词：铁路货运;制动系统;试验

中车长江车辆有限公司与澳大利亚PN公司签订合同为其设计漏斗车，车辆为窄轨车辆，双联车组，专线运输糖料。最高运行速度100km/h。制动系统须按照AAR标准、AS标准、PN技术规范及PN对车辆制动系统的需求进行研制。

1 车辆制动要求

1.1 空气制动系统的要求

出口澳大利亚PN公司运糖漏斗车轴重为20t，主辅车自重为44.7t，总重为160t。车辆运行时，列车管定压为500kPa，重车制动缸压350Kpa。制动率须符合AS7510.2，重车制动率为13%～16%，空车紧急制动率≦30%。控制方式为独立式的电空控制方式。

1.2 停车制动系统技术要求

重车停车制动率须符合AS7510.2即为≥13%，线路最大坡道为2.5%，车辆须实现停车自动驻车的要求，此外须实现维修车间随时驻车、缓解的要求，且须操作方便。

2制动系统整体方案

根据AAR标准、AS标准、PN技术规范及客户使用需求，电空制动装置采用了KNORR公司提供的独立式电空制动系统，主辅车共用一套空气制动装置，安装一个控制阀，一套ECP电控控制系统。控制阀、风缸、ECP控制系统ID模块接线盒安装在主车上。主辅车各设置一套ELX空重阀。辅车仅设置压力传输管件及信号传输电缆，此外为提高紧急制动波速辅车设置一紧急放风阀。

主辅车各安装一套空气自动驻车制动系统，采用了采用KNORR公司的TSPB/3L停车制动缸、可双向操作的二位三通阀，实现在车辆两侧均可控制空气自动驻车制动系统的功能。两套空气自动驻车制动系统均安装于主辅车的B端，中间采用软管连接。

辅车安装一套手制动系统，手制动机采用了WABTEC公司双向操作的O型手制动机。手制动机设置一力的传感器，并安装传感电缆，传感电缆与控制阀上的CCD相连，将手制动机的制动缓解信号传送给CCD，再由CCD通过贯穿车辆的ECP电缆传递给机车操控室，使司机在操控室即可了解整列车手制动装置的制动缓解状态，并精确定位手制动未缓解的车辆，避免车辆在手制动未缓解的状态下启动造成擦轮。

每个转向架安装一套基础制动装置。

电空制动系统主要满足车辆运行状态下的制动需求，空气自动驻车制动系统满足车辆停驻后自动驻车的需求，手制动系统满足维修车间随时驻车的需求。

系统原理图如图1

3制动系统的主要配置及制动率的确定

3.1电空制动系统的主要配置

电空制动系统主要包括KNORR公司的EP60控制阀、风缸、空重阀、放风阀、ID模块接线盒、电缆等。

3.2 空气自动驻车制动系统的主要配置

空气自动驻车器采用KNORR公司的TSPB/3L停车制动缸、双向操作控制阀、杠杆、拉杆等。

3.3 手制动系统的主要配置

手制动系统包括WABTEC公司双向操作的O型手制动机、滑轮、拉杆、传感器、传感电缆。

3.4 TMX基础制动系统

TMX基础制动系统主要包括制动缸、闸调器、杠杆、制动梁及闸瓦。

3.5 供风风缸容积的确定

制动系统虽然采用独立式ECP制动系统，在车辆运行中供风风缸一直处于冲风状态，但是仍要验证紧急制动状态的压力平衡。本制动系统选用了一个36L的供风风缸，远远小于标准独立式ECP制动系统供风风缸，其原因为本制动系统安装了两个停车制动缸，两个停车制动缸通过三通、管件与供风风缸相连，车辆运行中停车制动缸可相当于供风风缸使用。根据波义尔–马略特定律

Pf——供风风缸压力，按技术规范取500kPa。

Vf——供风风缸及管路容积，供风风缸为36L，管路容积按设计方案取0.5L，共计36.5L

Pt——停车制动缸压力，按技术规范取500kPa。

Vt——停车制动缸及管路容积，按供应商提供数据停车制动缸容积为12.25L数量为2，管路容积按设计方案取1.5L，共计26L

Vzp——制动缸管路容积及余隙容积，设计方案取13.4L

Vz——制动缸容积，制动缸直径为203mm，行程按最大57mm计算，一组共计4个制动缸容积为7.38L

Pz——制动缸压力

经计算紧急制动状态下制动缸的压力平衡为366Kpa。

由此可见采用36L的供风风缸，紧急制动状态制动缸的平衡压力已满足要求。

3.5 制动率计算

制动率为闸瓦压力和车辆重力的比值，是衡量车辆制动能力的重要参数。按照技术规范要求本项目重车制动率为13%～16%，空车紧急制动率≦30%。

制动率=

P——制动缸压力，重车制动缸压力按350Kpa计算。

D——制动缸直径，取0.203m。

n——全车制动倍率，取5.916X2

η——传动效率，按照经验重车传动效率取0.78，空车传动效率取0.68.

G——车辆重量，总重为160t（一组车），自重为44.7t（一组车）

重车制动率

=13.31%

空车制动缸压力=重车制动缸压力x空重阀比例

AAR系统中最常见的空重两级的空重阀比例为40%、50%和60%三种，根据空车紧急制动率≦30%要求，最终选定的空重阀比例为40%。

空车制动率

=18.57%

3.6 停车制动杠杆比例的确定

停车制动杠杆比例的确定受两方面因素的影响，一方面为停车制动率，按照技术规范要求停车制动率须≥13%;另一方面由于停车制动缸行程小于TMX手制动杠杆行程，停车制动杠杆倍率应尽可能的小，以保证车辆在新车及磨耗状态下停车制动实施的有效性。本车采用的TSPB 3L所选用的杠杆倍率应小于0.61。

≥13%

λ≥

Fs——TSPB最小輸出力为21kN

ηs——停车制动系统效率，按照经验取0.62

r——TMX手制动倍率为14.65

λ——停车制动系统杠杆倍率

——TSPB 3L的数量

经计算λ≥0.53，因此取λ=0.58

结束语

目前该车已交付客户使用，制动系统配置先进，自动化程度较高，为客户节省了大量的人力资源。且使用方便、操作可靠完全满足客户的使用要求。

参考文献

[1]  侯建云.出口澳大利亚煤炭漏斗车电控空气制动系统的设计.企业技术开发总.2018.01，总第532期.

[2]  AAR S-401-2011-E.货车制动机基本设计数据[S].

[3]  饶忠，彭俊彬，陆啸秋  列车制动.北京：中国铁道出版社，2012.