铁路货车制动技术发展

铁路货车制动技术发展摘要：从货车空气制动装置的基本组成部分，制动机、空中车调整装置、闸瓦间隙制动调整装置等方面，阐述货车制动系统的发展情况及运用现状。国民经济的发展对铁路运输的需求压力下，铁路货车运输必然朝着快速、重载趋势发展。阐述快速和重载趋势下铁路货车制动装置所需克服的问题及发展模式，展望了铁路货车高速、重载制动技术的发展前景。关键词：铁路货车；制动系统；快速；重载1列车制动基础常识1.1常见的制动概念。人为的使列车减速或使之在规定的距离内停产即为制动，反之对已经行驶的列车解除或减弱其制动作用即为缓解。为使列车能施行制动和缓解而安装在列车上的一整套零部件组成的装置，称为列车制动装置。产生制动原动力并进行操纵和控制的部分叫做制动机，传送制动原动力并产生制动力的部分称为基础制动装置。1.2制动装置的主要指标。从司机施行制动（将制动阀手柄移至制动位）的瞬间起到列车停止所驶过的距离称为制动距离。正常情况下为调节或控制列车速度，包括进站停车所施行的制动称常用制动，作用比较缓和且制动力可调节，多数情况下只用50%左右。紧急情况下为使列车尽快停止而施行的制动称紧急制动，作用迅猛且要把列车制动力全部实施。制动缸达到最大平衡压力瞬间所对应的列车管减压量为列车管最大有效减压量。1.3列车制动装置的分类。常见的按动力来源及操作方式划分类别。电空制动机是重载列车的发展方向，采用电气控制压力空气为动力，缩短长大货物列车制动空走时间和制动距离，极大提高制动、环节波速，减少冲撞。空气制动以压力空气为动力源及操纵方式，增压环节、减压制动，含直通式、二压力机构、三压力机构及二、三压力混合等。人力制动用人力转动手轮或用杠杆波动的方式使闸瓦压紧车轮踏面而实现制动。真空制动利用大气压力为动力，制动时由真空泵抽真空实现制动，较为落后，目前已基本不采用。2国铁货车制动装置主要部分发展概况2.1制动阀发展过程。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，解放前以K1型三通阀为主与其他阀型并存，且含有未安装空气制动装置车辆存在。经过整修和改造，1956年底基本已在全部车辆上装备了空气制动装置，并统一阀型。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共同研制在K型制动机的基础上增添紧急3阶段上升性能，并在降压气室上增设安全阀，一定程度上提高了制动波速，并达到提高重车制动率的目的。1958年铁道部组织审查、1959年起逐步在新造货车上全面推广，改名为GK型制动机。GK型制动机其制动波速低等问题已不能适应铁路货车运输需要，1961年开始研制103型空气制动机，并于70年代通过铁道部技术鉴定并开始陆续装车。1989年铁道部科学研究院与眉山车辆厂着手研制新型制动机，适应货物列车重载需要，改进103型空气制动机。将其间接作用原理改为直接作用原理，增加加速缓解作用，保留103型空气制动机原有优点，借鉴国外制动机的先进经验，全面调整了原有参数。1993年铁道部技术鉴定后定性为120型空气制动机并批量装车。为了适应货物列车提速要求，研究单位和制造厂在120型空气制动机基础上研制了120K型货车制动机。2.2空重车自动调整装置发展过程。为保持车辆的制动率恒定不变，安装空重车调整装置，根据车辆载重的不同调整闸瓦压力，减小列车制动时的纵向冲动和对轮对的冲击。20世纪50年代推广GK型货车制动机，其空重车位采用手动调整方式耗费大量人力，并存在失调、误调常见故障。70年代后期，铁道科学研究院开始研制两级自动调整装置。早期产品有400A型，400B型，KZW-4型无级调整装置，现研制成功KZW-4GAB（KZW-4GCD）型空重车自动调整装置。同时，眉山车辆厂也研制成功TWG-1型空重车自动调整装置，并在提速货车和普遍货车上推广使用。2.3闸瓦间隙自动调整器发展过程。从1980年开始研制货车闸瓦间隙自动调整器即闸调器，并先后在哈尔滨、沈阳、北京、上海、广州、成都、郑州等铁路局的部分货车上装车试验。1982年7月通过铁道部部级鉴定，命为ST1-600型双向闸瓦间隙自动调整器，并批量生产推广应用。在ST1-600型闸调器之后又研制成功ST2-250型闸调器。3.快速、重载货车制动系统3.1快速货车制动系统。提高货物列车运行速度的前提，是提高与其相互匹配的列车制动力。借鉴国外快速货车制动的先进技术，开发和研制适合国情快速货车制动系统已成为当务之急。在各种制动装置中以基础制动装置对制动能力的影响最大。目前正在运用的货车中，受传统三大件结构限制的影响，基础制动装置均采用高摩合成闸瓦单侧踏面制动方式。欧洲国家货车转向架基本上采用双侧踏面制动，有效降低降低闸瓦热负荷并提高制动功率。试验表明单侧踏面制动的制动力受到热应力的制约，21t轴重的货车制动初速度极限值为130km/h，面对正在研制的140km/h-156km/h的快速货车已不能适用，而国外快速货车已广泛使用盘型制动。此外货车重车质量约为空车质量的3-4倍，车辆设计之初就必须考虑空重车自动调整装置的使用问题。3.2重载货车制动系统。开行重载列车机车牵引动力，列车制动。尤其长达货物列车制动问题更加突出。货车制动系统的性能是保证重载列车安全运行的关键问题。多年来随着机车车辆装置不断改进，主要是钩缓装置的大容量华，机车动力制动装置的发展，高摩合成闸瓦取代铸铁闸瓦，120性制动机取代GK阀和103型制动阀，已奠定了推广开行5000t级重载列车的坚实基础。发展重载列车是货车大型化和扩大列车编组辆数两方面。货车大型化主要是发展25t轴重货车。但在制动方面25t轴重货车要比既有21t轴重货车的闸瓦压力提高20%左右，才可满足同样制动距离的要求其制动热负荷和列车纵向力也随之增加。但空车位制动力的相应增加导致粘着问题，必须改进现有的空重车调整装置，解决空重比不合理的问题。根据运输需求和主要干线站线有效长度的客观条件，重载货物列车编组辆数的发展方向仍以编组60辆左右的5000t级列车为主。现有的货车制动系统能够适应25t轴重60辆编组即6000t级重载列车的基本要求，特别是满足纵向力不超过2000kn的要求。重载列车空气制动空走时间较长问题，在90km/h制动初速度下的制动距离安全余量不多，提速将导致更长的制动空走距离。目前对新造货车制动系统的设计要同时适应提速和重载的要求有较大难度。展望未来，重载货物列车的提速也并非没有可能性，采用电空制动等制动方式的重载列车，不仅能解决列车纵向冲动问题，也可缩短制动空走距离实现提速。结语：铁路货车是实现铁路货物空间位移的的运载工具，制动装置的重要性显而易见，可实现机车车辆减速、停车，保证列车运行安全。制动已经成为制约提高列车速度和牵引吨数的重要因素。为适应铁路快速、重载运输的要求，整个制动系统采用了大量的新技术，并取得了显著成效。发展快速、重载货物列车是提高铁路运输能力的主要措施，制动技术必将成为货物列车今后发展的关键。参考文献：张开文.制动[M].北京：中国铁道出版社