關于動車組空簧壓力問題的分析和對策

曲秋芬　梁建全　朱立強　全德　焦東明

摘要：在生產CRH3動車組過程中，部分空簧落車實測壓力與稱重計算壓力不一致。文章分析了出現該問題的主要原因，提出了相應解決方案，對于解決動車組空簧壓力相關問題具有指導意義。

關鍵詞：CRH3動車組；空簧壓力；稱重計算壓力；動車組制動系統；列車載重 文獻標識碼：A

中圖分類號：U266 文章編號：1009-2374（2015）14-0103-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.051

1 概述

動車組制動系統會根據列車載重情況施加相應的制動力。一般情況下，載重越大，需要的制動力越大。列車載重可通過空簧壓力傳感器進行測量。空簧壓力值對于判斷列車制動所需制動力的大小是一個很重要的參考值。在列車制動時，制動控制軟件會通過讀取列車空簧的壓力值來判斷車重，從而計算出在該種車重下制動所需的制動力。

2 問題描述

在生產CRH3動車組過程中，出現了個別列車轉向架空簧壓力值與稱重計算所得空簧壓力值的偏差超出制動調試文件規定的偏差。導致列車在做單車靜態調試和整車靜態調試時，無法通過制動調試試驗。

3 問題分析

部分空簧落車實測壓力與稱重計算空簧壓力之間的誤差超出調試文件中的規定偏差。對于該問題，首先稱重計算壓力和空簧壓力特性及空簧載重有關，具體見下面的公式：

稱重計算空簧壓力值=（空簧負載×9.8）÷2÷1000×空簧壓力特性參數a+空簧壓力特性參數b

從上面的公式可以看出，稱重計算壓力同空簧負載及空簧壓力特性參數有關。對CRH3動車組列車不同列數的同型號車的車重進行了對比，發現它們的空簧負載誤差都在標準的范圍內，對空簧壓力值的變化影響不大，但對這些不同列數的同型號車的空簧壓力值進行了實測，發現它們之間的差值較大，其中有部分實測值已經超出調試文件中規定的誤差，所以可以初步斷定出現該種問題和所使用空簧的壓力特性有關。

CRH3動車組列車在生產過程中采用了兩種不同供應商生產的空簧：一種是CONTITECH公司生產的空簧；另一種是GMT公司生產的空簧。所以對這兩種空簧壓力特性進行了試驗分析，分析如下：

3.1 兩種空氣彈簧載荷—壓力特性分析

根據對CONTITECH空氣彈簧載荷壓力測試數據和已有的GMT空簧載荷壓力數據描述了兩種空氣彈簧的載荷—壓力曲線，可見兩種空簧的載荷壓力特性曲線存在差異。

圖1 兩種空簧載荷—壓力曲線

3.2 兩種空氣彈簧載荷壓力特性對比

同一載荷下GMT空氣彈簧壓力值比CONTITECH空氣彈簧壓力值低。以CRH3動車組的3車為例，對不同列的3車空簧壓力進行實測對比：3車一位端空簧負載為95.91631kN，二位端空簧負載為91.17631kN；調試文件中對應的空簧壓力標準值為：一位端空簧壓力為4.51±0.3bar，二位端空簧壓力為4.3±0.3bar。實測CONTITECH空簧在負載為95.91631kN時空簧壓力值均大于4.51bar，其中66個超過4.81bar占總數（120）的55%，實測GMT空簧的壓力值則在計算值范圍內，且大部分在4.51±0.1bar之間。在負載為91.17631kN時（3車二位端空簧負載）實測CONTITECH空簧壓力值均大于4.3bar，其中46個不在標準值范圍內占總數的38.3%，實測GMT的116套空簧全部在標準值范圍內。3車一、二位端空簧在負載情況下兩種空簧壓力值見圖2和圖3，圖中縱坐標為空簧壓力，單位為bar。

圖2 空簧負載為95.9631kN時空簧壓力值

圖3 空簧負載為91.17631kN時空簧壓力值

從上面對兩種空氣彈簧壓力特性的分析可以看出，這兩種空簧的壓力特性差異較大，此為出現部分空簧落車時，實測壓力與稱重計算壓力不一致的根本原因。

4 問題解決

解決空簧壓力超差問題主要有兩個方案：

方案一：將制動軟件中的空簧壓力標準值按照兩種空簧負載特性的中間趨勢來設定。

對制動軟件中設定的空簧壓力標準值進行調整。仍以3車為例，將3車一位端（空簧負載95.91631kN）空簧壓力標準值改為4.65±0.3bar，實測GMT空簧壓力值在標準值范圍內，此時實測CONTITECH空簧壓力值仍有6個不在范圍內，占總數的5%；如果將3車二位端（空簧負載91.17631kN）空簧壓力標準值改為4.45±0.3bar，實測GMT空簧壓力值在標準值范圍內，此時實測CONTITECH空簧壓力值仍有4個不在范圍內，占總數的3.4%，此前提為在GMT空簧的壓力曲線離散度較低的情況，若其大于給定的數據中的離散度將有GMT空簧的壓力值超出壓力范圍。調整標準值后情況如圖4：

圖4 修改標準值后

但如果對制動軟件中設定的空簧壓力標準值進行這樣的調整后，可能會存在制動方面的問題。空氣彈簧壓力標準值相對目前標準值調整后（相比目前標準值大）制動軟件根據讀取的GMT空氣彈簧的壓力值判斷出的車重比實際輕，從而計算出的制動力會小于列車所需的實際制動力，最終結果導致列車制動力施加不足，列車在規定制動距離內無法完全停下來。對列車的運行存在巨大的安全隱患。所以不能采用此種方案解決空簧壓力

問題。

方案二：制動軟件中的空簧壓力標準值按照GMT空簧負載特性來設定。

該方案仍以3車為例，3車一位端（空簧負載95.91631kN）空簧壓力標準值為4.51±0.3bar，實測所有GMT空簧壓力值都在標準值范圍內。此時實測CONTITECH空簧壓力值有將近一半超出標準值范圍。3車二位端（空簧負載91.17631kN）空簧壓力標準值為4.3±0.3bar，實測所有GMT空簧壓力值都在標準值范圍內。此時實測CONTITECH空簧壓力值有將近三分之一超出標準值范圍。但實測的所有超差的CONTITECH空簧壓力值都大于標準空簧壓力值，則制動軟件根據讀取的CONTITECH空氣彈簧的壓力值判斷出的車重比實際重，從而計算出的制動力會大于列車所需的實際制動力，導致在列車制動過程中會縮短制動距離，對列車的運行更加趨向于安全，所以可以采用此種方案解決空簧壓力

問題。

5 結語

（1）本文通過分析CRH3動車組空簧壓力超標問題，對影響空簧壓力大小的兩個基本因素車輛載重和空簧壓力特性進行了分析，確定了導致此問題的原因是由于采用的兩種空簧的空簧壓力特性不同；（2）通過分析制動軟件中的空簧壓力標準值按照GMT空簧負載特性來設定，實測GMT空簧壓力完全沒有問題，實測CONTITECH空氣彈簧壓力雖然超標，但對于制動的影響是使列車更加趨于運行安全。采用此種方法解決了空簧壓力問題；（3）通過對空簧壓力問題的解決，為動車組制動系統和轉向架系統的設計積累了寶貴的經驗，對動車組類似問題的解決具有指導意義。

參考文獻

[1] 陸海英.現代軌道交通車輛的空氣彈簧懸掛技術[J].機車電傳動，2003，（4）.

[2] 史衛.KZW-4G型空重車自動調整裝置在加裝檢修中的問題及建議[J].鐵道機車車輛，2003，23（2）.

作者簡介：曲秋芬，女，唐山軌道客車有限責任公司產品研發中心工程師，工學碩士，研究方向：軌道車輛研發

設計。

（責任編輯：黃銀芳）