國內外鐵路貨車制動技術發展

衣美玲

(遼寧鐵道職業技術學院，遼寧 錦州 121000)

鐵路貨車隨經濟發展而不斷向高速、重載發展，制動系統已經成為運行速度和裝載能力進一步提高的關鍵制約因素。目前，國外貨車制動系統主要有適應重載運輸的AAR體系，代表國家有美國、加拿大和澳大利亞等；適應快捷運輸的UIC體系，相比AAR體系，我國貨車制動系統有諸多相似之處。

1 符合AAR標準的貨車制動系統

北美貨車制動系統經歷了由K型閥→AB閥→ABD閥→ABDW閥→ABDX閥數代的變遷，最終形成了以AB系列控制閥為基本平臺，以ABDX型控制閥為代表的北美貨車制動系統，其主要特點如下。

1.1 控制閥具有多種適應長大列車的性能

ABDX控制閥屬于二壓力控制閥，具備制動、緩解和保壓等功能，通過列車管與副風缸間壓差實現。該控制閥具有多種適應長大列車的性能，主要有局部減壓、緊急放風、緊急增壓、常用制動加速和加速緩解等作用，促進了列車的制動、緩解性能，增大了列車的制動、緩解波速，減少列車的縱向沖動。

從目前發展來看，就以壓縮空氣作為制動信號傳遞介質的自動空氣制動機而言，受其本身物理特性限制，以美國為代表的現代貨車空氣制動機的性能已達到很高的技術水平，進一步提高性能的可能性不大。因此，自20世紀90年代以來，美國致力于開發電控空氣制動機(ECP)，經過二十年的發展，ECP技術已在美國、加拿大、南非和澳大利亞等國重載運輸列車上廣泛應用，特別是近年來在澳大利亞礦石車上大量應用。ECP制動機具備列車操縱性能好，列車縱向沖動小，制動距離短，節能環保等優點。

1.2 自動調整的空重車調整裝置

AAR體系的空重車調整裝置大部分為兩級自動調整，代表產品有ELX-B和EL-60等，該類空重車調整裝置測重調壓功能集成，通過檢測車輛枕簧撓度變化，作為判定車輛裝載狀態的依據。在空車位時，空重車調整裝置通過對制動缸限壓并將制動缸壓縮空氣分流，來降低空車位的壓力。

1.3 單元制動裝置

常規鐵路貨車將制動缸安裝在車體上，而20世紀50年代曾出現制動缸固定在轉向架上基礎制動裝置上的結構。近年來，又出現了最新型的TMX(見圖1)和TMB60單元制動裝置。制動缸直接安裝在轉向架制動梁上的結構中，車體與轉向架間僅通過一根風管相連，結構簡單，提升了傳動效率和可靠性。更能適應例如關節車、漏斗車等專用車輛的特殊結構技術條件。

圖1 TMX單元制動裝置

2 我國鐵路貨車制動系統

我國貨車制動技術同樣經歷了從仿制、改造到自主研制的發展歷程。建國初期以K1、K2、GK型制動機為代表，到20世紀70年代研制出103型分配閥。到了20世紀90年代，新一代120型空氣控制閥成功研制，能夠適應重載運輸的發展需求，經過不斷運用改善，成為主型制動系統。

2.1 120型、120-1型空氣控制閥

120型空氣制動機1以103型空氣制動機為基礎研制，能夠適應萬噸列車的技術要求，特別是增加了快速緩解作用和壓力保持操縱的功能。與美國AB系列閥均屬于有金屬滑閥的二壓力直接作用式閥，目前，該閥性能指標達到國外先進水平。

為實現單獨抑或與ECP、Locotrol配套使用均能適應重載運輸要求，120閥改進設計增添一些常用加速制動功能，定型為120-1型空氣控制閥，顯著降低了縱向沖動載荷，常用制動距離明顯縮短。

2.2 空重車自動調整裝置

空重車自動調整裝置可根據車輛裝載重量的變化動態地調整閘瓦(閘片)壓力，以合理調控空重車制動率。使重車工況制動力足夠，制動距離滿足要求；空車工況制動力不會過大而導致車輪抱死，引起車輪踏面擦傷故障。

國內空重車調整裝置最早是與GK型三通閥配套的手動兩級空重車調整裝置，主要由安全閥和降壓風缸組成，之后演變為集成在103閥均衡部之上的手動兩級空重車調整裝置。然而手動調整空重車調整裝置易漏調、誤調，導致制動力空車高或重車不足的現象。

手動調整空重車調整裝置顯著缺點難以克服。經過改進設計，400B型無級空重車調整裝置面世，可實現無級自動調整，之后發展到現階段的KZW系列。KZW系列由X-A限壓閥1與C-A傳感閥1兩部分組成，也采用降壓缸分流分壓的方法調整空重車壓力，分流方式為下游分流，配17L降壓風缸，傳感閥行程有21mm和27mm兩種，以適應不同撓度差的轉向架。

2.3 閘調器

閘瓦間隙自動調整器可自動調整車輪和閘瓦兩者之間的間隙大小，確保制動缸活塞推出行程在合適范圍，實現制動缸壓力不會因為輪瓦磨耗后間隙變化而顯著改變。制動缸活塞行程過短則制動缸壓力太高，抱死車輪引起擦傷；行程過長則制動缸壓力過低，制動距離過長而不能保證安全運行。過去，閘瓦間隙通過人工調整，成本高。原J型單向閘調器僅能在輪瓦間隙過大，制動缸活塞行程過長時自動調整。因此，20世紀70年代后期展開了雙向閘瓦間隙自動調整器的研制開發。

1980年成功研制貨車新式閘調器，定型為ST1—600型。初期采用推桿式的安裝方式，但使用過程中發現，當傳動比超過1時推桿彎曲變形大，后改為杠桿式。之后閘調器安裝在制動梁中拉桿處，經改進設計，減輕了重量，縮小調整量為250mm，1988年批量裝車運用，改型為ST2—250型，已成為主型閘調器。

2.4 制動缸的應用與發展

制動缸從普通制動缸發展到密封式制動缸，之后又演變為旋壓密封制動缸。原有的普通制動缸其前端沒有防塵裝置，容易吸入灰塵，易磨損制動缸的內側壁和皮碗，造成制動缸的漏泄而不能保壓，縮短了制動缸和皮碗的壽命。其后經過改進，在制動缸前端加裝防塵裝置，有效地防止灰塵、雜物的進入，大幅度提高了制動缸的密封性能和使用壽命。2002年9月，新型旋壓密封制動缸通過評審，其后蓋與缸體碾制成一體，前蓋用鋼板壓制，提高了氣密性，在前蓋處設濾塵套，使吸入的壓縮空氣保持清潔。相比鑄鐵活塞，其互換性好、重量更輕、氣密性好、皮碗使用壽命長。現階段，新造車已全部采用旋壓密封制動缸。

2.5 脫軌自動制動閥的應用

2005年，脫軌自動制動閥通過審查，其主要作用是保證在車輛發生脫軌時，脫軌制動閥的閥桿被拉斷，迅速排出列車管內壓力空氣，使整個制動系統發生緊急制動作用，迅速停車，減小脫軌車輛對線路的破壞等。現已批量應用，保障了運輸安全。

2.6 人力制動機的應用與發展

人力制動機以人力為原動力，通過手輪轉向和旋轉力大小來控制，然而限于制動力小、動作不及時、不能司機操縱等缺點，很快被非人力的制動機取代。但在調車作業、車站停放或主要制動機出現故障時，人力制動機仍然是一個簡單有效的救急制動手段。

貨車人力制動機主要有手制動機和腳制動機，但手制動機為主流。手制動機主要有鏈條式手制動機，多在老式貨車上裝用。另外一種是折疊式鏈條手制動機，多用于平車、砂石車裝用，但動作太慢。此外是棘輪式的手制動機，以FSW型和NSW型手制動機為典型，具有階段緩解和快速緩解作用，制動力大，作用性能好，結構合理，因是臥式手輪，不易碰彎，目前新造貨車廣泛裝用NSW型。

3 結論與展望

近年來，我國貨車裝備技術不斷提升。空氣控制閥、空重車自動調整裝置、閘調器的性能已達到國際先進水平，完全可以滿足高速、重載的需要。但仍存在明顯不足，如120閥的橡膠件、潤滑油脂、零部件防腐等方面的不足，縮短了檢修周期，難以保證可靠性。因此，需要繼續利用新技術、新材料、新工藝、新裝備來保證和提高我國制動技術的發展。

著眼鐵路貨車未來的發展，ECP技術是主要方向，通過計算機網絡控制，通信等先進技術的創新設計為操控平臺，可實現目前空氣制動系統難以實現的工作狀態信息監控和實時反饋。