加納內(nèi)燃動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)

焦東明+王琳+張麗麗+張英余

摘要：文章介紹了出口加納內(nèi)燃動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)幾大重要模塊，從結(jié)構(gòu)組成和技術(shù)特性等方面闡述制動(dòng)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)，其中低地板區(qū)制動(dòng)控制模塊和司機(jī)室制動(dòng)裝置的集成設(shè)計(jì)是該動(dòng)車組區(qū)別于其他列車的最大特點(diǎn)之一，通過(guò)生產(chǎn)驗(yàn)證，制動(dòng)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)既能提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率及企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，又能增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃動(dòng)車組；制動(dòng)系統(tǒng)；模塊化設(shè)計(jì)；低地板區(qū)；司機(jī)室 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U266 文章編號(hào)：1009-2374（2017）07-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.005

1 概述

出口加納內(nèi)燃動(dòng)車組由6輛車編組而成，其中2輛動(dòng)車和4輛拖車（即Mc+T+Th+T+T+Mc），拖車設(shè)有低地板區(qū)。制動(dòng)系統(tǒng)采用間接作用式空氣制動(dòng)，列車以100km/h運(yùn)行時(shí)，緊急制動(dòng)距離不大于600m。

動(dòng)車組的主要技術(shù)參數(shù)：

軌距：1067mm

最高運(yùn)營(yíng)速度：100km/h

定員：683人（4人/平方米）

動(dòng)車軸重：≤15.5t

拖車軸重：≤13t

動(dòng)車車體長(zhǎng)度：17800mm

拖車車體長(zhǎng)度：20000mm

車體寬度：2650mm

車輛定距（動(dòng)車）：11700mm

車輛定距（拖車）：14000mm

2 制動(dòng)系統(tǒng)原理

制動(dòng)系統(tǒng)采用國(guó)內(nèi)成熟的JZ-7自動(dòng)制動(dòng)閥+F8G分配閥匹配的間接作用式空氣制動(dòng)，即當(dāng)列車管壓力降低時(shí)，產(chǎn)生制動(dòng)作用；列車管壓力上升時(shí)，緩解制動(dòng)。采用雙管雙側(cè)供風(fēng)，制動(dòng)管路采用不銹鋼材質(zhì)，制動(dòng)系統(tǒng)主要由風(fēng)源、自動(dòng)制動(dòng)閥、中繼閥、分配閥、風(fēng)缸、防滑器、截?cái)嗳T、管路等部件組成。

3 制動(dòng)系統(tǒng)組成

由于加納內(nèi)燃動(dòng)車組零部件繁多和安裝空間的局限性，制動(dòng)系統(tǒng)采用模塊化、集成化技術(shù)。制動(dòng)系統(tǒng)模塊化的設(shè)計(jì)是把具有相似屬性和功能的零部件聚類成為模塊，通過(guò)模塊的組合形成制動(dòng)系統(tǒng)，有利于提高產(chǎn)品的整體性、制造性、維修性和回收性等特征。

制動(dòng)系統(tǒng)是動(dòng)車組的重要組成部分，將制動(dòng)系統(tǒng)分為以下模塊：制動(dòng)控制模塊、中間管排組成、兩端管路組成、司機(jī)室制動(dòng)裝置、風(fēng)源模塊、防滑模塊和手制動(dòng)機(jī)。

3.1 動(dòng)車制動(dòng)控制模塊

制動(dòng)控制模塊是將動(dòng)車組制動(dòng)控制元件集成在一個(gè)吊架上，整體安裝，主要由分配閥、風(fēng)缸、氣路控制箱、減壓閥、截?cái)嗳T、過(guò)濾器等元件組成（見(jiàn)圖1），連接管路采用不銹鋼管，通過(guò)吊碼和管卡把控制元件和管件固定在模塊吊架上。動(dòng)車組組裝時(shí)，將預(yù)先組裝好的制動(dòng)模塊采用螺栓直接固定到車體底架上，模塊上設(shè)有與車下制動(dòng)管路連接的接口，再與車下制動(dòng)管路連接。這種組裝方式即便于制動(dòng)系統(tǒng)控制元件的集中管理和檢修，同時(shí)也節(jié)省了車下零部件的組裝空間。

3.2 司機(jī)室制動(dòng)裝置

司機(jī)室制動(dòng)裝置安裝在動(dòng)車司機(jī)臺(tái)下，主要由自動(dòng)制動(dòng)閥、中繼閥、均衡風(fēng)缸、緊急制動(dòng)電磁閥、壓力開關(guān)、快插接頭、測(cè)試接頭及連接管路等元件組成，由于司機(jī)臺(tái)下安裝空間有限，對(duì)整個(gè)司機(jī)室制動(dòng)裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，將所有元件集成在兩個(gè)氣路板模塊上，通過(guò)尼龍軟管把兩個(gè)模塊的氣路進(jìn)行連接，接口采用快插連接方式，整個(gè)模塊結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝和管路連接。快插接頭的使用，不需要考慮工具的工作空間，只需將尼龍軟管直接查入到接頭即可。模塊上集成了各種管路的壓力測(cè)試接口，試驗(yàn)操作更加方便，如圖2所示：

3.3 兩端管路組成

兩端管路是與中間管排連接的動(dòng)車組兩端方向所有管路，分為一位端管路和二位端管路。動(dòng)車組設(shè)有貫通整列車的總風(fēng)管和列車管各一根，總風(fēng)管與主風(fēng)缸連接，向制動(dòng)設(shè)備、空氣彈簧及各種輔助設(shè)備（如撒砂裝置、風(fēng)笛、集便器等）供風(fēng)，列車管與司機(jī)室中繼閥連接，通過(guò)控制列車管壓力變化實(shí)現(xiàn)每輛車上分配閥的制動(dòng)和緩解。

3.3.1 一位端管路組成。一位端管路組成的主要制動(dòng)元件包括總風(fēng)管、列車管、空簧管、制動(dòng)管、緩解指示器、防滑排風(fēng)閥等。設(shè)有司機(jī)室制動(dòng)裝置接口和列車管救援接口。司機(jī)室制動(dòng)裝置接口采用不銹鋼管與車上司機(jī)室制動(dòng)裝置連接；當(dāng)列車需要救援時(shí)，通過(guò)列車管救援接口與救援車輛連接，在救援運(yùn)行中，動(dòng)車組仍然有制動(dòng)功能；所有管件采用管卡固定在車體底架或支架上；防滑排風(fēng)閥根據(jù)控制單元提供的控制信號(hào)動(dòng)作，控制制動(dòng)力大小，實(shí)現(xiàn)防滑控制功能，兩個(gè)防滑閥集成一個(gè)模塊，吊裝在車體底架下面；緩解指示器安裝在車輛的兩側(cè)，便于在車下確認(rèn)車輛制動(dòng)和緩解的狀態(tài)，如圖3所示：

3.3.2 二位端管路組成。二位端管路組成的主要制動(dòng)元件包括總風(fēng)管、列車管、空簧管、制動(dòng)管、防滑排風(fēng)閥等。安裝形式和一位端管路一致。

3.4 拖車低地板區(qū)模塊

拖車車體底架的主要技術(shù)特點(diǎn)是設(shè)置了低地板區(qū)，主要安裝了中部管路和拖車制動(dòng)控制模塊，端部管路與動(dòng)車基本相同。

3.4.1 中部管路。中部管路包括管排組成、連接管、乘客緊急制動(dòng)管路、總風(fēng)管、列車管、集便器供風(fēng)管路等。中間管排組成設(shè)多個(gè)管吊，把不同規(guī)格的制動(dòng)管和管接件集成一個(gè)模塊。與車體進(jìn)行組裝時(shí)，整體吊裝，通過(guò)螺栓固定在底架橫梁預(yù)留接口上。中間設(shè)3個(gè)規(guī)格不同的接口通過(guò)連接管與制動(dòng)模塊連接，簡(jiǎn)化了工藝流程，縮短了工藝技術(shù)準(zhǔn)備周期，使產(chǎn)品更加美觀，如圖4所示：

3.4.2 拖車制動(dòng)控制模塊。拖車制動(dòng)控制模塊主要由分配閥、工作風(fēng)缸、制動(dòng)風(fēng)缸、總風(fēng)缸、氣路控制箱、減壓閥、截?cái)嗳T、過(guò)濾器等元件組成。整個(gè)模塊采用螺栓直接固定到車體底架上。由于拖車底架采用低地板設(shè)計(jì)，底架邊梁下面距離軌面為603mm，拖車制動(dòng)控制模塊集成的部件基本與動(dòng)車制動(dòng)控制模型相同，但是模塊高度受到了很大的限制。通過(guò)對(duì)模塊部件進(jìn)行外形尺寸分析，除了風(fēng)缸外，其他部件均能滿足模塊設(shè)計(jì)尺寸要求。現(xiàn)對(duì)風(fēng)缸進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，在不改變風(fēng)缸容積的前提下，將風(fēng)缸的直徑由386mm改為256mm，然后將所有部件進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，集成后模塊高度為400mm，完全滿足低地板的車輛對(duì)設(shè)備的高度要求，如圖5所示：

3.5 風(fēng)源模塊

動(dòng)車組安裝有兩個(gè)風(fēng)源模塊，位于每輛動(dòng)車的車體底架下方。風(fēng)源模塊包括空壓機(jī)、雙塔干燥器、電空箱、調(diào)壓閥、安全閥、壓力開關(guān)、測(cè)試接口等部件。各部件集成一個(gè)模塊，采用模塊吊架整體吊裝在車體底架預(yù)留的吊鉤上。風(fēng)源模塊設(shè)有3個(gè)接口，X1和X2為電氣接口，安裝在電控箱處；還有一個(gè)為輸氣接口，位于模塊的端部。空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣經(jīng)冷卻器和干燥器輸出，存儲(chǔ)在總風(fēng)缸里，并通過(guò)總風(fēng)管向列車所有用風(fēng)設(shè)備。空氣壓縮機(jī)采用的是固定式、風(fēng)冷、噴油螺桿壓縮機(jī)，額定功率為15kW，排風(fēng)量為1200L/min；空氣干燥器為雙塔再生干燥器，使用活性氧化鋁作為干燥劑，最大工作壓力為l050kPa。如圖6所示：

4 結(jié)語(yǔ)

制動(dòng)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)使動(dòng)車組產(chǎn)品向先進(jìn)、成熟、美觀、低成本的方向發(fā)展，并已在動(dòng)車組的設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用。加納內(nèi)燃動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)模塊化的應(yīng)用，尤其是低地板區(qū)域制動(dòng)模塊和司機(jī)室制動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，使制動(dòng)設(shè)計(jì)理念有了進(jìn)一步的提升。

作者簡(jiǎn)介：焦東明，男，中車唐山機(jī)車車輛有限公司產(chǎn)品研發(fā)中心工程師，工學(xué)碩士，研究方向：軌道車輛制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）