长大型养路机械车制动系统设计

全洪跃 刘文军 朱 宇

(南车眉山车辆有限公司 四川 眉山 620010)

长大型养路机械车制动系统设计

全洪跃 刘文军 朱 宇

(南车眉山车辆有限公司 四川 眉山 620010)

对双管重联和单管重联2种双制动机系统方案进行对比研究，通过理论分析和1∶1模拟试验，表明2种方案均能完成单制动机系统的全部功能，且提高制动响应速度效果明显；单管重联双制动机系统具有更好的故障导向安全性。

长大型养路机械车；双制动机；单管重联；双管重联

现有大型养路机械车(以下简称机械车)制动系统由安装在两端司机室的2套制动控制器和1套YZ-1G型制动机组成，系统方框图如图1所示。空气制动指令传递到制动缸的距离基本与车长相当，有的机械车由于中间部分为作业区，制动机不能安装在正中，这就会造成其中一端司机室制动控制器产生的空气制动指令传递到制动缸的距离更长，可能超过车长，车辆越长，则制动响应越慢[1]。当机械车长度超过40m时，单独制动阀(以下简称小闸)上闸时间超过8s，自动制动阀(以下简称大闸)响应时间更长，该制动响应时间虽然符合DWL-48捣固稳定车(长度超过40m)制动系统的技术条件要求，但明显大于普通机械车制动系统规定时间，这会导致机械车安全性能降低。因此，研制了双制动机系统以提高超长机械车的制动响应时间。

图1 单制动机系统方框图

1 方案设计

1.1 方案要求

机械车制动系统由2套YZ-1GK型制动控制器和2套YZ-1G型制动机组成(见图2)。其中，YZ-1G型制动机由遮断阀、中继阀、均衡风缸、分配阀、紧急阀、气控阀和气动集成等部件组成；YZ-1GK型制动控制器安装在司机室，由大闸、小闸、单缓按钮、主/补机转换开关等部件组成。

2套YZ-1G型制动机分别安装于靠近司机室的位置，操作端的制动机置于主机位，非操作端的制动机置于补机位。操作端大、小闸发出空气制动指令，可以在很短的时间内到达操作端制动机，然后到达最近的制动缸。再利用通用机车双机重联原理，由制动缸分出1条通路，到达非操作端的制动机作用管，直接控制非操作端制动机。

图2 双制动机系统方框图

基于双制动机的长大型养路机械车制动系统应满足以下要求：

(1)具有原单制动机系统的所有功能，可完成自动制动、单独制动及无火回送功能，各项性能参数符合TB2056―2007《电力机车制动机技术条件》等相关标准要求；

(2)在单独制动和自动制动时，制动缸制动和缓解时间相较《DWL-48连续走行捣固稳定车制动系统技术条件》规定的最高限应提高30%以上。

1.2 双管重联方案

该方案由2套YZ-1GK型制动控制器和2套YZ-1G型制动机组成，采用双管重联，需增加4个二位三通气控阀及2个球阀。

双管重联双制动机系统结构及原理如图3所示，其中，与1号YZ-1G型制动机相连端为主机位，与2号YZ-1G型制动机相连端为补机位。

图3 双管重联双制动机系统原理图

2套YZ-1G型制动机安装于靠近司机室的位置，将制动缸管通过二位三通阀与另一台制动机的作用管相连接，即将二位三通阀(2)的接口1与制动缸管相连，接口2通过重联管与另一台制动机的二位三通阀(3)的接口3相连。二位三通阀(3)的接口1接YZ-1GK型制动控制器的小闸作用管，接口2接Y1-1G型制动机(2)的作用管，二位三通阀(2)、(3)的控制口4分别与YZ-1G型制动机(1)、(2)的遮断管相连；二位三通阀(1)、(4)的连接与二位三通阀(2)、(3)相同。2个球阀分别连接在两端的作用管与单缓管之间。换端时，大闸置于运转位，小闸置于缓解位。

当本车作为机车，牵引其他车辆运行时，操作主机端大闸，可通过均衡风缸压力控制列车管充气和排气，从而控制列车分配阀的常用制动和缓解；当列车管排气速率超过一定值，列车管通过紧急阀产生紧急排风作用，制动缸压力快速上升，并具有增压功能，紧急制动时，制动缸最大压力可根据紧急制动距离进行调整；按下主机端单缓按钮，可单独缓解机车的压力。操作时，主机端球阀(1)应置于关闭位，辅机端球阀(2)应置于开放位。开放球阀(2)是为了保证在主机端操作单缓时，补机端制动缸压力也能单缓。造成此现象是因为补机端制动缸压力部分来自于其分配阀控制的容积室，无法通过作用管缓解。

当本车单独运行时，操作小闸，通过作用管控制分配阀均衡部给制动缸充气和排气，具有单独制动功能。当本车作为无动力车辆时，可连挂在其他列车后，此时应关闭球阀(1)、(2)。

1.3 单管重联方案

该方案由2套YZ-1GK型制动控制器和2套YZ-1G型制动机组成，系统采用单重联管，需增加2个二位五通气控阀、1个放气阀及2个球阀。

单管重联双制动机系统结构如图4所示，其中，与1号YZ-1G型制动机相连端为主机位，与2号YZ-1G型制动机相连端为补机位。

图4 单管重联双制动机系统原理图

2套YZ-1G型制动机安装于靠近司机室的位置，将制动缸管通过二位五通阀、重联管与另一端制动机的二位五通阀相连接，即将二位五通阀(1)的接口1与制动缸管相连，接口2与Y1-1G(1)制动机的作用管相连，接口4与YZ-1GK型制动控制器的小闸作用管相连，接口5通过重联管与另一端制动机的二位五通阀(2)的接口5相连。控制接口6与YZ-1G型制动机的遮断管相连。二位五通阀(2)的连接与二位五通阀(1)相同。2个球阀分别连接在两端的作用管与单缓管之间，1个排气阀接在重联管上。换端时，大闸置于运转位，小闸置于保压位。

该方案在自动制动、单独制动及无火回送时作用原理与双管重联时类似。

1.4 单/双管重联方案比较分析

双管重联方案在进行主机/补机位换端操作时，可能出现制动缸压力不能保持现象，这种现象发生在操作小闸进行单独制动时：换端时，主机位切换为补机位，其制动缸压力将通过作用管、重联管从另一端的二位三通阀直接排入大气，这使得坡道停车换端后，需要立即操作小闸制动，存在一定的安全隐患。

采用单管重联方案进行换端操作时，制动压力空气不会通过二位五通阀排入大气，制动缸可以保压。在无火回送时，应注意开放重联管上的排气阀，因为通过操作小闸制动而产生的作用管压力空气不能通过控制列车管从分配阀均衡部缓解，此时球阀(1)、(2)均应关闭。

综上所述，单/双管重联方案均满足机械车制动需求，虽然单管重联方案在无火回送时需增加开放排气阀操作，但在单独制动换端时的故障导向安全性更好。

2 试验验证

通过搭建1∶1模拟40m车长的双YZ-1G型制动机系统，对单/双管重联方案进行试验，双制动机系统调试现场如图5所示，数据如表1所示。

图5 双制动机系统调试现场

表1 单/双管重联双制动机试验数据 /s

试验证明：单/双管重联双制动机系统均能完成自动制动、单独制动及无火回送功能，制动响应速度相较《DWL-48连续走行捣固稳定车制动系统技术条件》规定的最高限提高30%～40%左右。

3 结束语

(1)双制动机联合控制系统具有原单制动机系统的全部功能，前后制动机协调一致，符合机械车制动相关技术要求。

(2)单管重联和双管重联双制动系统在单独制动和自动制动时，制动缸制动和缓解时间大大小于相应车型技术条件规定的最高限，提高机械车制动系统响应速度的效果明显。

(3)单管重联双制动机系统相对双管重联双制动机系统具有更好的故障导向安全性。

(4)建议在长度超过40m的机械车上采用单管重联双YZ-1G型制动机联合控制系统。

[1] 刘豫湘.DK-1型电空制动机与电力机车空气管路系统[M].北京：中国铁道出版社，2002.□

(编辑：缪 媚)

2095-5251(2016)01-0004-03

2014-01-15

作者信息：全洪跃(1985-)，男，硕士研究生学历，工程师，主要从事产品设计工作。

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