符合AAR標準貨車空氣制動系統的研制

田 宇，安 鴻

（南車眉山車輛有限公司 制動技術研究所，四川眉山620010）

符合AAR標準貨車空氣制動系統的研制

田 宇，安 鴻

（南車眉山車輛有限公司 制動技術研究所，四川眉山620010）

介紹了AAR標準貨車空氣制動系統的要求、配置，研制符合AAR標準的貨車空氣制動系統的部件以及試驗結果。

AAR標準；貨車空氣制動系統；技術方案；試驗

AAR是確保北美鐵路安全、迅速、高效、整潔、技術先進的非營利性技術協會，其成員包括美國、加拿大、墨西哥的鐵路貨運公司以及美國客運公司等。

AAR標準的貨車制動系統是北美地區采用的標準貨車制動系統，適用于長大、重載貨物列車的制動要求。

目前，完全符合AAR標準的貨車制動系統的主要有Wabtec公司和Knorr公司的貨車空氣制動系統。Wabtec公司和Knorr公司的符合AAR標準的制動系統主要不同之處在于控制閥和空重車自動調整裝置；Wabtec公司的控制閥是ABDX型控制閥，其作用部是滑閥結構，空重自動調整裝置是P－1型比例閥、S－1型傳感閥和均衡風缸組成；Knorr公司的控制閥是DB－60型控制閥，沒有滑閥結構，采用的是柱塞結構，空重自動調整裝置是E/L－X型傳感閥和均衡風缸組成。

隨著我國出口車數量的增加，出口車裝用的符合AAR標準的制動系統的數量也在增加，研制符合AAR標準的制動系統具有良好的經濟效益和社會效益。

1 研制目標

研制的貨車空氣制動系統要求符合AAR標準中的S－400《貨車制動裝置安裝規范》、S－401《貨車制動機基本設計數據》和S－469《貨車制動機性能規范》的規定。

該制動系統的基本配置包括：控制閥、空重自動調整裝置、制動缸、閘調器、雙室風缸、壓力保持閥、一體式集成器和截斷塞門、軟管連接器等。

該制動系統性能滿足AAR標準的要求，在－40°F（－40℃）至＋150°F（65.6℃）的溫度范圍內正常工作。在150輛列車定置試驗臺上，該制動系統的性能為常用制動波速180 m/s，緊急制動波速280 m/s，緩解波速150 m/s以上。

2 符合AAR標準貨車空氣制動系統技術方案

2.1 制動系統配置

符合AAR標準的貨車制動系統，其基本配置：控制閥、空重自動調整裝置、旋壓密封式制動缸、閘調器、雙室風缸、壓力保持閥、一體式集成器和截斷塞門、軟管連接器等，其制動系統配置示意見圖1。

圖1 MAC型貨車空氣制動系統配置示意圖

2.2 性能參數的確定

根據AAR標準的要求，貨車空氣制動系統在單車試驗臺上.試驗時該制動系統要求滿足以下要求：

在制動系統定壓70 lb/in2（482.3 kPa）；常用全制動時制動缸壓力在48 lb/in2（330.7 k Pa）與52 lb/in2（358.2 k Pa）之間；緊急制動時制動缸在8～10 s時間內達到最大壓力的90%，此最大壓力必須比常用全制動獲得的最大壓力高15～20%；緩解時制動缸壓力從50 lb/in2（344.5 k Pa）緩解到5 lb/in2（34.5 k Pa）的時間為21～25 s。

2.3 接口尺寸

制動系統的接口尺寸要求符合AAR標準中的S－400《貨車制動裝置安裝規范》、S－401《貨車制動機基本設計數據》的規定。

2.4 部件

（1）控制閥

控制閥是該制動系統的核心部件，控制著制動系統的充氣、制動、保壓、緩解等功能；由主閥、緩解閥、緊急閥、中間體組成（圖2）。

圖2 MAC型控制閥

控制閥中間體的外形尺寸、安裝尺寸和接口尺寸完全符合AAR標準制動系統的要求。

主閥采用滑閥結構。主要作用是控制各風缸的充氣及制動機的制動、緩解、常用制動后加速緩解。主閥有作用部、局減部、加速緩解部、減速部、穩定部、局減室等構成。

緩解閥的功用是手動排出制動缸的壓力空氣，使制動機緩解；也可在緊急制動后再充氣開始時使副風缸向列車管充氣，主活塞快速回到緩解位。緩解閥有手柄部、活塞部、復位柱塞等組成。

緊急閥的作用是控制緊急制動、緊急增壓、常用制動加速作用及緊急制動后的加速緩解作用。緊急閥采用柱塞式、模板結構，有緊急作用部、緊急放風部、緊急增壓閥、緊急加速緩解部、緊急二段閥、常用制動加速部等組成。

（2）空重自動調整裝置

空重自動調整裝置由空重閥和均衡風缸組成。

空重閥由空重閥組成和安裝座兩部分組成（圖3）。

空重自動調整裝置為兩級空重車調整裝置，根據轉向架彈簧在空重車時不同的撓度來調控制動缸的壓力。在重車時，控制閥送出的壓力空氣全部進入制動缸，均衡風缸不分流，從而獲得較高的重車壓力；在空車時，將控制閥送進制動缸的一部分壓力空氣分流到均衡風缸，獲得較低的空車壓力。

空重閥組成由柱塞部、比例部、指示器、傳感臂、讀數器等組成。

（3）旋壓密封式制動缸

旋壓密封式制動缸主要由缸體組成、前蓋組成、活塞組成、缸座組成、氈托組成及橡膠密封件等部分組成（圖4）。

圖3 空重閥

圖4 旋壓密封式制動缸

制動缸在我國現有的旋壓密封式制動缸的基礎上進行設計，使制動缸的安裝尺寸符合AAR標準S－400《貨車制動裝置安裝規范》的要求。

主要技術參數：

制動缸有效直徑：254 mm；

最大行程：305 mm；

最大工作壓力：600 kPa。

（4）閘調器

閘調器將安裝位置為中央連接拉桿處，閘調器的前端與制動缸后杠桿相連，后端與制動缸前杠桿相連，相當于一根能自動伸縮的連接拉桿。

閘調器主要由閘調器筒體組成、前蓋組成、套筒體組成、螺桿、主彈簧、主彈簧座、拉桿頭等組成（圖5）。

圖5 閘調器

閘調器是雙向調整閘調器，其螺桿調整長度為500 mm。

（5）雙室風缸（圖6）

雙室風缸的工作壓力為60°F（15.6℃）下110 lb/in2（757.9 k Pa）。

雙室風缸的最大容許工作壓力為60°F（15.6℃）下150 lb/in2（1033.5 k Pa）。

雙室風缸副風缸的容量為2 500 in3（41 dm3）±3%；緊急風缸的容量為3 500 in3（57.4 dm3）±3%。

雙室風缸3/4 in管法蘭上的標記“EMER”為緊急風缸和“AUX”為副風缸。

圖6 雙室風缸

（6）壓力保持閥

壓力保持閥主要由閥體、塑料套、銅套、活塞、活塞彈簧、銷釘彈簧，銷釘手把等組成（圖7）。

圖7 壓力保持閥

通過壓力保持閥手把的轉動，根據不同的位置控制制動系統緩解時制動缸壓力空氣的排出時間。直通位置時直接排出制動缸壓力空氣；高壓保持位時當制動缸壓力空氣緩慢的排到一定壓力時，該閥關閉，不再排氣；緩慢排氣位，制動缸壓力空氣在規定的時間內排完。

（7）一體式集成器和截斷塞門（圖8、圖9）

圖8 一體式集成器和截斷塞門

一體式集成器和截斷塞門安裝尺寸符合AAR標準的要求，手把的位置與我國現用的組合式集成器的手把不同，手把的開放位與關閉位與我國現用的組合式集成器的位置也不同。

圖9 手把的位置

一體式集成器和截斷塞門主要由集塵器和截斷塞門組成。

當手把與制動支管成平直位置時為關閉位置，旋轉手把90°與制動主管成垂直位置時為開通位。

（8）折角塞門（圖10）

當手把與制動主管成平直位置時為開通位置，旋轉手把90°與制動主管成垂直位置時為關閉位。

折角塞門的手把在開啟和關閉位置都有自鎖作用，以防止意外的開啟或關閉。

圖10 折角塞門

（9）制動軟管連接器（圖11）

制動軟管連接器與我國現用的制動軟管連接器結構形式大致一致，在我國現用的制動軟管連接器的基礎上進行修改。

所有軟管組成均應安裝防塵帽或防塵堵，以免灰塵侵入。

圖11 軟管連接器

3 貨車空氣制動系統試驗

經過試制后，部分實物如圖12。

圖12 產品實物

各部件組裝完成后進行了試驗。

控制閥在AB試驗臺上進行試驗，試驗結果符合AAR標準S－461《單級貨車制動機性能規范》、S－469《貨車制動機性能規范》的要求。

空重自動調整裝置進行了試驗，試驗結果符合AAR標準S－4002《空重載制動裝置性能試驗技術條件》的要求。

閘調器在現有的閘調器試驗臺上進行了試驗，試驗結果符合AAR標準S－4008《貨車用機械式雙向作用壓縮式自動間隙調整器規范》要求。

制動缸試驗結果符合AAR標準S－4004《制動缸性能試驗技術條件》的要求。集塵器試驗符合AAR標準S－493《一體式集塵器和截斷塞門批準試驗規范》的要求。

折角塞門試驗符合AAR標準S－470《球型折角塞門批準技術條件》的要求。

一體式副風缸和緊急風缸試驗符合AAR標準S－494《貨車制動裝置用鋼制一體式副風缸和緊急風缸》的要求。

軟管試驗符合AAR標準M－601《空氣制動和列車空氣信號軟管》的要求。

MAC控制閥在單車試驗臺上進行了試驗。在制動系統定壓70 lb/in2（482.3 kPa）；常用全制動時制動缸壓力為50.6 lb/in2（348.6 kPa）；緊急制動時制動缸在9.3 s時間內達到最大壓力的90%，此最大壓力為59.4 lb/in2（409.3 k Pa），比常用全制動獲得的最大壓力高17.3%；緩解時制動缸壓力從50 lb/in2（344.5 k Pa）緩解到5 lb/in2（34.5 k Pa）的時間為23.4 s。單車試驗結果符合AAR標準S－466《控制閥各閥部在貨車單車試驗臺上的試驗程序》的要求。

4 結束語

綜上所述，在貨車空氣制動系統的設計中，借鑒了類似成熟產品的經驗，對該制動系統的可靠性、可用性、安全性和可維護性都是有保證的，并且試驗的數據滿足設計的要求。所以該貨車空氣制動系統可以滿足AAR標準制動系統的要求。

［1］ 鐵道部四方車輛研究所.AAR機務標準手冊E分冊，貨車制動機［S］.1985.

［2］ 智廉清，吳培元，林臺平，孫福祥.近代鐵道制動技術［M］.北京：中國鐵道出版社，1983.

Development of Truck Air Brake System According to AAR Standard

TIAN Yu，AN Hong
（CSR Meishan Rolling Stock Co.，Ltd.，Meishan 620010 Sichuan，China）

In this paper，we introduce the requirements and configuration of AAR standard truck air brake system，develop standard AAR truck air brake system parts and get the test results.

AAR standard；truck air brake system；technical proposal；test

U270.351

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.02.23

1008－7842（2014）02－0093－03

）男，高級工程師（

2013－10－16）