國內軌道車輛撒砂裝置探討及展望

王晟晟 陳 誠

（湖南聯誠電氣科技有限公司,湖南 株洲412001）

1 國內撒砂裝置種類

根據TB/T3254-2019《機車車輛撒砂裝置》規定，國內撒砂裝置分為重力式和差壓式。以下針對這兩種類型的撒砂裝置進行介紹。

1.1 重力式撒砂裝置

國內重力式撒砂裝置統稱為撒砂閥，主要利用砂子的重力流動，借助壓縮空氣將砂粒吹出。使用比較廣泛的主要有三種，以下簡稱為撒砂閥Ⅰ型、撒砂閥Ⅱ型、撒砂閥Ⅲ型。

1.1.1 撒砂閥Ⅰ型

撒砂閥Ⅰ型結構呈7 字狀結構，工作原理為：總進風進入后分成兩路，一路通過噴嘴吹向砂箱底部，以便于吹散砂粒沿砂腔通道B 流出；另一路通入吹砂風口，其吹出的壓縮空氣使吹散的砂粒沿砂腔通道A 經砂管吹向軌面。撒砂閥總進風上設計有縮堵，通過改變風道的截斷面控制撒砂量。

圖1 撒砂閥Ⅰ型示意圖

主要優點：（1）撒砂閥采用鑄件結構，成本低、結構簡單；（2）對砂粒要求低；（3）使用維護簡單，通過自身的清理口即可進行維護。主要缺點：（1）砂粒消耗高、精度低；（2）噴嘴埋于砂子內，易被砂粒堵塞影響撒砂；（3）撒砂呈拋物線狀彈射至車輪踏面和輪軌之間，撒砂利用率低。撒砂閥主要用于韶1、韶2、韶3、韶4電力機車及東風內燃機車。

1.1.2 撒砂閥Ⅱ型

撒砂閥Ⅱ型結構呈S 狀結構，工作原理為：總風進入進風蓋分成兩路，一路攪砂風咀將腔體A 內的砂子揚起，另一路吹砂風咀將揚起的砂子經腔體B 吹出。撒砂閥上設計有風門調節桿，通過調整兩個風道孔的重合截面控制撒砂量如圖2。

主要優點：（1）撒砂閥采用鑄件結構，成本低、結構簡單；（2）對使用的砂粒要求低；（3）使用維護簡單，通過砂堵即可對內部砂腔進行維護。主要缺點：（1）砂粒消耗高、精度低；（2）撒砂風咀位于砂腔頂部，有幾率被揚起的砂粒吸入導致其堵塞；（3）風咀對砂腔直接沖擊易被磨損；（4）撒砂呈拋物線狀彈射至車輪踏面和輪軌之間，撒砂利用率低。撒砂閥主要用于韶4、韶6、韶8、韶9 型電力機車、神華八軸、HXD3D 型電力機車。

圖2 撒砂閥Ⅱ型示意圖

1.1.3 撒砂閥Ⅲ型

撒砂閥Ⅲ型呈T 字型結構，主要由撒砂閥體、出砂法蘭等組成。工作原理為：砂箱內砂粒向下流動，靠自身堆積進入撒砂裝置內部腔體，然后由風管中通入的壓縮氣體吹出。

圖3 撒砂閥Ⅲ型示意圖

主要優點：（1）撒砂閥采用鑄件結構，成本低、結構簡單；（2）對使用的砂粒要求低；（3）使用維護簡單，通過撒砂閥自身的螺紋堵塞即可對撒砂閥內部砂腔進行維護；（4）集成了機械調整撒砂量部件。主要缺點：（1）砂粒消耗高、精度低；（2）耗風量比較大；（3）撒砂呈拋物線狀彈射至車輪踏面和輪軌之間，撒砂利用率低。該撒砂閥主要用于ND5、HXN3、HXN5、和諧5B 型內燃機車。

1.2 壓差式撒砂裝置

國內壓差式撒砂裝置統稱為撒砂器，此類型撒砂器主要利用砂箱內外壓力差而驅動砂粒流動。使用比較廣泛的主要有三種，以下簡稱為撒砂器Ⅰ型、撒砂器Ⅱ型、撒砂器Ⅲ型。

1.2.1 撒砂器Ⅰ型

撒砂器Ⅰ型呈T 字型結構，工作原理為：當機車系統啟動，干燥風口P1 和加熱板工作，這時撒砂器處于微風加熱狀態，無砂粒排出，當需要撒砂時，進風口P2 開始提供大的風量，出砂管與砂箱形成的內外壓力差將導砂蓋內的砂子吹起排出出砂管，導砂蓋外層砂粒不斷補充，達到撒砂的目的。

主要優點：（1）撒砂精度高；（2）設計有加熱裝置，可以防止砂箱砂粒板結；（3）撒砂噴射速度高；（4）砂粒不和風嘴接觸。主要缺點：（1）對砂粒要求高；（2）維護困難，需撒砂器整體拆卸維護；（3）需外加節流閥進行撒砂量調整。該撒砂器主要用于DJ1型、DJ4 型、HXD1B 型、HXD1C 型電力機車。

1.2.2 撒砂器Ⅱ型

撒砂器Ⅱ型呈S 型結構，工作原理為：撒砂器Ⅱ型屬氣流壓差式原理，撒砂總風由單向閥進入后到達風嘴1、風嘴2，分別能將進入腔體內的砂粒進行攪起和吹出。另一常風口風嘴有較小風量排出，風壓很小，不足以吹動砂粒，但能吹入砂堆中并滲透至砂粒間，配套加熱裝置使用防止砂粒板結。

圖4 撒砂器Ⅱ型示意圖

主要優點：（1）撒砂精度高；（2）設計有加熱裝置，可以防止砂箱砂粒板結；（3）撒砂噴射速度高。主要缺點：（1）對砂粒要求高；（2）風嘴位于砂腔頂部，有幾率被揚起的砂粒吸入導致其堵塞，影響撒砂；（3）風嘴直接對著內部砂腔進行沖擊，容易被磨穿破損；（4）需外加節流閥進行撒砂量調整。該撒砂器主要用于HXD1 型（高原）、HXD1D 型（鐵八）電力機車，廣州地鐵、上海地鐵，蘇州、廣州、香港等軌道工程車輛。

1.2.3 撒砂器Ⅲ型

撒砂器Ⅲ型呈圓柱形型結構，工作原理為：進風口通入壓縮空氣，通過風嘴進入撒砂裝置的噴射室。噴射室內水平安置的槽口和砂粒容器的內部相連。隨后風嘴垂直向下噴出壓縮空氣，將槽口的砂粒吸入并經過噴射室排至出砂口中，如圖5。

主要優點：（1）撒砂精度高；（2）占用空間小；（3）結構簡單；（4）集成了機械調整撒砂量部件。主要缺點：（1）對砂粒要求高。該撒砂器主要用于廣州、珠海、武漢大漢陽、昆明長水、淮安、張家口低地板儲能式有軌電車。

2 撒砂裝置展望

2.1 隨著中國鐵路水平的迅速提高，集高效、低耗、智能于一體的軌道裝備成為了國家大力發展的趨勢。現在國內各個軌道裝備生產廠家鑒于目前撒砂裝置存在的問題，均在積極進行智能撒砂器的規劃、設計。

圖5 撒砂器Ⅲ型示意圖

圖6 研發思路圖

2.2 智能撒砂器研發。以下為智能撒砂器圖示，集成電氣控制系統可通過電機、氣缸等可變配件對撒砂器進行實時撒砂量控制，并可實現延遲吹風功能，目前均在研發之中。

圖7 智能撒砂器Ⅰ型

結束語

隨著我國軌道行業的飛速發展，軌道車輛的撒砂技術也相應有了很大進步，我國已基本形成了自己的撒砂技術體系和產品結構，但由于撒砂裝置涉及砂粒、控制、風道、撒砂管路、砂箱及人員使用維護等諸多方面，要解決徹底中國軌道行業中撒砂存在的問題不是一件容易的事，中國的撒砂技術發展任重而道遠。