国内轨道车辆撒砂装置探讨及展望

王晟晟 陈 诚

（湖南联诚电气科技有限公司,湖南 株洲412001）

1 国内撒砂装置种类

根据TB/T3254-2019《机车车辆撒砂装置》规定，国内撒砂装置分为重力式和差压式。以下针对这两种类型的撒砂装置进行介绍。

1.1 重力式撒砂装置

国内重力式撒砂装置统称为撒砂阀，主要利用砂子的重力流动，借助压缩空气将砂粒吹出。使用比较广泛的主要有三种，以下简称为撒砂阀Ⅰ型、撒砂阀Ⅱ型、撒砂阀Ⅲ型。

1.1.1 撒砂阀Ⅰ型

撒砂阀Ⅰ型结构呈7 字状结构，工作原理为：总进风进入后分成两路，一路通过喷嘴吹向砂箱底部，以便于吹散砂粒沿砂腔通道B 流出；另一路通入吹砂风口，其吹出的压缩空气使吹散的砂粒沿砂腔通道A 经砂管吹向轨面。撒砂阀总进风上设计有缩堵，通过改变风道的截断面控制撒砂量。

图1 撒砂阀Ⅰ型示意图

主要优点：（1）撒砂阀采用铸件结构，成本低、结构简单；（2）对砂粒要求低；（3）使用维护简单，通过自身的清理口即可进行维护。主要缺点：（1）砂粒消耗高、精度低；（2）喷嘴埋于砂子内，易被砂粒堵塞影响撒砂；（3）撒砂呈抛物线状弹射至车轮踏面和轮轨之间，撒砂利用率低。撒砂阀主要用于韶1、韶2、韶3、韶4电力机车及东风内燃机车。

1.1.2 撒砂阀Ⅱ型

撒砂阀Ⅱ型结构呈S 状结构，工作原理为：总风进入进风盖分成两路，一路搅砂风咀将腔体A 内的砂子扬起，另一路吹砂风咀将扬起的砂子经腔体B 吹出。撒砂阀上设计有风门调节杆，通过调整两个风道孔的重合截面控制撒砂量如图2。

主要优点：（1）撒砂阀采用铸件结构，成本低、结构简单；（2）对使用的砂粒要求低；（3）使用维护简单，通过砂堵即可对内部砂腔进行维护。主要缺点：（1）砂粒消耗高、精度低；（2）撒砂风咀位于砂腔顶部，有几率被扬起的砂粒吸入导致其堵塞；（3）风咀对砂腔直接冲击易被磨损；（4）撒砂呈抛物线状弹射至车轮踏面和轮轨之间，撒砂利用率低。撒砂阀主要用于韶4、韶6、韶8、韶9 型电力机车、神华八轴、HXD3D 型电力机车。

图2 撒砂阀Ⅱ型示意图

1.1.3 撒砂阀Ⅲ型

撒砂阀Ⅲ型呈T 字型结构，主要由撒砂阀体、出砂法兰等组成。工作原理为：砂箱内砂粒向下流动，靠自身堆积进入撒砂装置内部腔体，然后由风管中通入的压缩气体吹出。

图3 撒砂阀Ⅲ型示意图

主要优点：（1）撒砂阀采用铸件结构，成本低、结构简单；（2）对使用的砂粒要求低；（3）使用维护简单，通过撒砂阀自身的螺纹堵塞即可对撒砂阀内部砂腔进行维护；（4）集成了机械调整撒砂量部件。主要缺点：（1）砂粒消耗高、精度低；（2）耗风量比较大；（3）撒砂呈抛物线状弹射至车轮踏面和轮轨之间，撒砂利用率低。该撒砂阀主要用于ND5、HXN3、HXN5、和谐5B 型内燃机车。

1.2 压差式撒砂装置

国内压差式撒砂装置统称为撒砂器，此类型撒砂器主要利用砂箱内外压力差而驱动砂粒流动。使用比较广泛的主要有三种，以下简称为撒砂器Ⅰ型、撒砂器Ⅱ型、撒砂器Ⅲ型。

1.2.1 撒砂器Ⅰ型

撒砂器Ⅰ型呈T 字型结构，工作原理为：当机车系统启动，干燥风口P1 和加热板工作，这时撒砂器处于微风加热状态，无砂粒排出，当需要撒砂时，进风口P2 开始提供大的风量，出砂管与砂箱形成的内外压力差将导砂盖内的砂子吹起排出出砂管，导砂盖外层砂粒不断补充，达到撒砂的目的。

主要优点：（1）撒砂精度高；（2）设计有加热装置，可以防止砂箱砂粒板结；（3）撒砂喷射速度高；（4）砂粒不和风嘴接触。主要缺点：（1）对砂粒要求高；（2）维护困难，需撒砂器整体拆卸维护；（3）需外加节流阀进行撒砂量调整。该撒砂器主要用于DJ1型、DJ4 型、HXD1B 型、HXD1C 型电力机车。

1.2.2 撒砂器Ⅱ型

撒砂器Ⅱ型呈S 型结构，工作原理为：撒砂器Ⅱ型属气流压差式原理，撒砂总风由单向阀进入后到达风嘴1、风嘴2，分别能将进入腔体内的砂粒进行搅起和吹出。另一常风口风嘴有较小风量排出，风压很小，不足以吹动砂粒，但能吹入砂堆中并渗透至砂粒间，配套加热装置使用防止砂粒板结。

图4 撒砂器Ⅱ型示意图

主要优点：（1）撒砂精度高；（2）设计有加热装置，可以防止砂箱砂粒板结；（3）撒砂喷射速度高。主要缺点：（1）对砂粒要求高；（2）风嘴位于砂腔顶部，有几率被扬起的砂粒吸入导致其堵塞，影响撒砂；（3）风嘴直接对着内部砂腔进行冲击，容易被磨穿破损；（4）需外加节流阀进行撒砂量调整。该撒砂器主要用于HXD1 型（高原）、HXD1D 型（铁八）电力机车，广州地铁、上海地铁，苏州、广州、香港等轨道工程车辆。

1.2.3 撒砂器Ⅲ型

撒砂器Ⅲ型呈圆柱形型结构，工作原理为：进风口通入压缩空气，通过风嘴进入撒砂装置的喷射室。喷射室内水平安置的槽口和砂粒容器的内部相连。随后风嘴垂直向下喷出压缩空气，将槽口的砂粒吸入并经过喷射室排至出砂口中，如图5。

主要优点：（1）撒砂精度高；（2）占用空间小；（3）结构简单；（4）集成了机械调整撒砂量部件。主要缺点：（1）对砂粒要求高。该撒砂器主要用于广州、珠海、武汉大汉阳、昆明长水、淮安、张家口低地板储能式有轨电车。

2 撒砂装置展望

2.1 随着中国铁路水平的迅速提高，集高效、低耗、智能于一体的轨道装备成为了国家大力发展的趋势。现在国内各个轨道装备生产厂家鉴于目前撒砂装置存在的问题，均在积极进行智能撒砂器的规划、设计。

图5 撒砂器Ⅲ型示意图

图6 研发思路图

2.2 智能撒砂器研发。以下为智能撒砂器图示，集成电气控制系统可通过电机、气缸等可变配件对撒砂器进行实时撒砂量控制，并可实现延迟吹风功能，目前均在研发之中。

图7 智能撒砂器Ⅰ型

结束语

随着我国轨道行业的飞速发展，轨道车辆的撒砂技术也相应有了很大进步，我国已基本形成了自己的撒砂技术体系和产品结构，但由于撒砂装置涉及砂粒、控制、风道、撒砂管路、砂箱及人员使用维护等诸多方面，要解决彻底中国轨道行业中撒砂存在的问题不是一件容易的事，中国的撒砂技术发展任重而道远。