機(jī)車(chē)車(chē)輛限界與非黏著制動(dòng)裝置相關(guān)問(wèn)題研究

王 可,丁福焰,2,王立超,王立寧,高立群,2

(1.北京縱橫機(jī)電科技有限公司,北京 100094； 2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所,北京 100081)

機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)的形成大多與本國(guó)鐵路的運(yùn)營(yíng)和發(fā)展歷史情況有關(guān)，結(jié)合各國(guó)的運(yùn)輸需求、運(yùn)輸模式及技術(shù)裝備特點(diǎn)，制定相應(yīng)的限界標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)20世紀(jì)30年代東北亞地區(qū)(中國(guó)東北與朝鮮)鐵路聯(lián)運(yùn)的規(guī)定，結(jié)合中國(guó)鐵路實(shí)際發(fā)展要求，1950年我國(guó)發(fā)布了第一版《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》，在該規(guī)程附錄中，第一次給出了國(guó)內(nèi)統(tǒng)一的鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界和建筑限界。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)際聯(lián)運(yùn)的需要，1959年正式頒布了GB 146—59《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界和建筑接近限界》，其中機(jī)車(chē)車(chē)輛限界的要求仍沿用了1950年技規(guī)的圖樣[1]。自1973年開(kāi)始，由鐵道部標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究所牽頭進(jìn)行機(jī)車(chē)車(chē)輛限界的研究與修訂，分析了當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)限界存在的問(wèn)題，調(diào)研了國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家限界資料。1983年由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局正式批準(zhǔn)實(shí)施為GB 146.1—83《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界》，且此后很長(zhǎng)一段時(shí)間我國(guó)干線鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界按該標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。1995年，我國(guó)鐵路既有線路開(kāi)始提速，為適應(yīng)高速鐵路的發(fā)展，以GB 146.1—83為基礎(chǔ)，相繼制定了95J01—N《高速鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界技術(shù)條件》和科技裝函[2003]62號(hào)《高速鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界暫行規(guī)定》等行業(yè)規(guī)定[2]。直至2020年對(duì)限界國(guó)標(biāo)進(jìn)行了再次修訂，現(xiàn)行版本為GB 146.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路限界 第1部分：機(jī)車(chē)車(chē)輛限界》，適用于1435 mm標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛[3]。

由于我國(guó)列車(chē)制動(dòng)方式一直以傳統(tǒng)的摩擦制動(dòng)、再生制動(dòng)等黏著制動(dòng)為主，相應(yīng)的機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)也是以既有制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用工況特點(diǎn)為限界制定的要素之一，未考慮非黏著制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展需求。磁軌制動(dòng)、線性渦流制動(dòng)是列車(chē)非黏著制動(dòng)技術(shù)的重要發(fā)展方向，能夠在傳統(tǒng)黏著制動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步有效縮短制動(dòng)距離，多年來(lái)一直是國(guó)內(nèi)外研究及應(yīng)用熱點(diǎn)[4-5]，如無(wú)特殊說(shuō)明，所述非黏著制動(dòng)均指磁軌制動(dòng)及線性渦流制動(dòng)。

自20世紀(jì)70年代起，磁軌制動(dòng)已在德國(guó)、法國(guó)、瑞士等歐洲國(guó)家的快速客車(chē)和動(dòng)車(chē)組上得到廣泛應(yīng)用，并形成了專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，如UIC 541—06及EN 16207[6-7]。線性渦流制動(dòng)技術(shù)的工程應(yīng)用研究始于20世紀(jì)60年代，法、德、日等國(guó)在高速列車(chē)研發(fā)項(xiàng)目中都加入了線性渦流制動(dòng)的內(nèi)容，但該項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜，經(jīng)近30年的持續(xù)努力，解決了大量的工程應(yīng)用問(wèn)題，才于本世紀(jì)初在德國(guó)ICE3列車(chē)上實(shí)現(xiàn)了世界首次的商業(yè)化應(yīng)用[8]。目前，尚未形成單獨(dú)的線性渦流制動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，但在EN 16185—1及EN 14531—1等標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)線性渦流制動(dòng)的計(jì)算方法、應(yīng)用工況進(jìn)行了簡(jiǎn)單描述，且其設(shè)計(jì)限界指向了EN 15273—1[9-10]。

國(guó)內(nèi)非黏著制動(dòng)技術(shù)的研究起步較晚，于20世紀(jì)90年代陸續(xù)展開(kāi)了磁軌制動(dòng)及渦流制動(dòng)技術(shù)的研究[11-12]。目前在一些城市有軌電車(chē)及個(gè)別城軌列車(chē)上已采用了磁軌制動(dòng)裝置，但在動(dòng)車(chē)組及干線鐵路列車(chē)上尚未實(shí)現(xiàn)工程化。線性渦流制動(dòng)技術(shù)可為更高速度動(dòng)車(chē)組制動(dòng)提供解決方案，近年來(lái)相關(guān)科研單位、高校和企業(yè)開(kāi)展了工程化研究，鐵科院已完成了樣機(jī)研制及國(guó)內(nèi)首次實(shí)物裝車(chē)。我國(guó)列車(chē)的非黏著制動(dòng)技術(shù)，具有良好的應(yīng)用前景及市場(chǎng)需求，但總體上還處于研發(fā)起步階段，尚未實(shí)現(xiàn)成熟的工程化應(yīng)用，更未建立相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

隨著國(guó)內(nèi)高速鐵路和城軌交通的發(fā)展，非黏著制動(dòng)技術(shù)已開(kāi)始工程化研發(fā)或小范圍應(yīng)用，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)無(wú)明確規(guī)定，制約機(jī)車(chē)車(chē)輛的升級(jí)換代和新設(shè)備的應(yīng)用。為適應(yīng)我國(guó)軌道交通裝備的發(fā)展和新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)涉及非黏著制動(dòng)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比分析，通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的差異，探討我國(guó)現(xiàn)行機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)需補(bǔ)充或改進(jìn)的內(nèi)容，為機(jī)車(chē)車(chē)輛非黏著制動(dòng)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用提供依據(jù)。

1 我國(guó)機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)現(xiàn)行機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定主要為GB 146.1—2020、科技裝函[2003]62號(hào)和CJJ 96—2018等，為干線鐵路及城市軌道交通機(jī)車(chē)車(chē)輛明確了限界設(shè)計(jì)規(guī)則。非黏著制動(dòng)裝置作為機(jī)車(chē)車(chē)輛基礎(chǔ)制動(dòng)裝置之一，安裝在轉(zhuǎn)向架上，同樣應(yīng)遵循鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)要求，尤其是下部限界。

根據(jù)線路建筑限界種類(lèi)不同，GB 146.1—2020中機(jī)車(chē)車(chē)輛下部限界要求也略有不同，主要是車(chē)體寬度和站臺(tái)高度部分尺寸需隨之改變，對(duì)于近軌道區(qū)域的垂向及橫向限界要求均相同，故此處僅選用其中一類(lèi)車(chē)輛限界進(jìn)行說(shuō)明，即客運(yùn)專(zhuān)線鐵路，如圖1所示[3]。對(duì)于運(yùn)行速度≤160 km/h的機(jī)車(chē)車(chē)輛，a為70 mm，b為90 mm；運(yùn)行速度>160 km/h的機(jī)車(chē)車(chē)輛，a為80 mm，b為110 mm。從圖1中可知，我國(guó)機(jī)車(chē)車(chē)輛下部限界并未規(guī)定非黏著制動(dòng)裝置的使用區(qū)域要求，除車(chē)輪外，圖中標(biāo)記的近軌道區(qū)域最低允許范圍是機(jī)車(chē)閘瓦、撒沙管、噴油嘴的最低輪廓，該處垂向最低高度尺寸為25 mm。

圖1 建限-4客運(yùn)專(zhuān)線鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛下部限界(單位：mm)

隨著95J01—N《高速鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界技術(shù)條件》研究成果及高速線路試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)積累，結(jié)合GB 146.1相關(guān)規(guī)定，制定了科技裝函[2003]62號(hào)《高速鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界暫行規(guī)定》，適用于國(guó)內(nèi)運(yùn)行在1435 mm標(biāo)準(zhǔn)軌距高速鐵路上的各種機(jī)車(chē)車(chē)輛[2]。高速鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛限界暫行規(guī)定中車(chē)輛下部限界與GB 146.1—2020建限-4客運(yùn)專(zhuān)線鐵路的機(jī)車(chē)車(chē)輛下部限界要求相同，但該規(guī)定增加了動(dòng)態(tài)包絡(luò)線的計(jì)算方法。

CJJ/T 96—2018是我國(guó)現(xiàn)行的地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)，適用于運(yùn)行在隧道內(nèi)外，不超過(guò)120 km/h速度等級(jí)的城市鋼輪鋼軌系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)軌距系列地鐵A1、A2型及B1、B2型車(chē)輛軌道交通系統(tǒng)的限界設(shè)計(jì)、施工[13]。不同于干線鐵路車(chē)輛限界GB 146.1，我國(guó)早期地鐵車(chē)輛大部分依靠進(jìn)口，因此，早期存在不同國(guó)家制式的標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)部為改變我國(guó)地鐵限界無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的狀況，參考德國(guó)城市軌道限界暫行規(guī)范(BOSTRAB)并結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況[14]，于2003年11月發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ/T 96—2003《地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)》，改變了國(guó)內(nèi)地鐵限界的混亂狀態(tài)，近年來(lái)又再次修訂為CJJ/T 96—2018版本。地鐵限界標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的車(chē)下吊掛物垂向最低高度位置尺寸與GB 146.1相同，即不小于25 mm。

2 國(guó)外機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)外與軌道交通機(jī)車(chē)車(chē)輛相關(guān)的代表性標(biāo)準(zhǔn)主要有國(guó)際鐵路聯(lián)盟(UIC)及歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)制定的系列標(biāo)準(zhǔn)UIC 505-X、EN 15273-X，還有美國(guó)的AAR機(jī)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，日本的普通鐵路結(jié)構(gòu)規(guī)則(窄軌)和新干線鐵路結(jié)構(gòu)規(guī)則(標(biāo)準(zhǔn)軌)[1]。由于非黏著制動(dòng)技術(shù)起源于歐洲，且我國(guó)相關(guān)技術(shù)研究主要參考了歐洲的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，本文重點(diǎn)探討我國(guó)與歐洲機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)的差異以及非黏著制動(dòng)裝置的應(yīng)用問(wèn)題。

20世紀(jì)50年代，德國(guó)和法國(guó)等西歐各國(guó)為便于制造的機(jī)車(chē)車(chē)輛能在UIC成員國(guó)之內(nèi)運(yùn)行，制定了統(tǒng)一的鐵路限界要求，包括車(chē)輛限界和建筑限界等，形成系列標(biāo)準(zhǔn)UIC 505-X。涉及機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)行版本主要包括UIC 505—1：2006、UIC 505—5：1977和UIC 505—6：2006[15-17]。其中，UIC 505-1：2006詳細(xì)規(guī)定了歐洲鐵路聯(lián)運(yùn)各種車(chē)輛動(dòng)態(tài)限界的要求，并描述了如何通過(guò)參考輪廓得到車(chē)輛限界的計(jì)算方法。考慮UIC成員國(guó)不同鐵路線路的特點(diǎn)，在UIC 505—1:2006第5.2節(jié)中，詳細(xì)規(guī)定了不能夠通過(guò)車(chē)輛減速器和其他調(diào)車(chē)、停車(chē)裝置的低于130 mm車(chē)輛部件部分的基準(zhǔn)輪廓限界，如圖2所示[15]，其區(qū)域“a”、“b”、“d”分別規(guī)定了遠(yuǎn)離車(chē)輪、緊鄰車(chē)輪及與鋼軌接觸的部件空間，為非黏著制動(dòng)裝置的應(yīng)用提供了空間占用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

由UIC 505—1：2006可知，對(duì)于非黏著制動(dòng)裝置的橫向?qū)挾仍O(shè)計(jì)限界應(yīng)綜合考慮圖2中區(qū)域“a”、“b”、“d”相關(guān)要求和裝置自身的橫向活動(dòng)空間要求。另外，從互聯(lián)互通角度出發(fā)，如部分線路區(qū)段禁止使用非黏著制動(dòng)裝置，其緩解位置設(shè)計(jì)高度應(yīng)考慮在車(chē)輪磨耗的極限工況時(shí)，仍能遵守區(qū)域“b”的空間要求。同時(shí)，各橫向限界與高度限界尺寸是一一對(duì)應(yīng)的，需綜合橫、縱、垂3個(gè)方向的標(biāo)準(zhǔn)要求及部件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

注：a為遠(yuǎn)離車(chē)輪的部件空間；b為緊鄰車(chē)輪的部件空間；c為接觸刷的空間；d為車(chē)輪及其他與鋼軌接觸的部件空間；e為只允許被車(chē)輪占用的空間。(1)位于端部輪對(duì)外側(cè)的部件(排障器、撒沙器等)的限界，不允許侵入響墩。但位于車(chē)輪之間的部件無(wú)需遵守此規(guī)則，只要保證這些部件在車(chē)輪輪距內(nèi)。(2)有護(hù)輪軌時(shí)輪緣最大虛擬寬度。(3)車(chē)輪外斷面以及與車(chē)輪相關(guān)部件的有效限界位置。(4)無(wú)論車(chē)輛在曲線半徑250 mm(安裝接觸刷的最小半徑)和軌距1465 mm線路的任何位置上，除接觸刷以外，該處車(chē)輛上任何部件距離軌面的高度不得低于100 mm，且與軌距中心線的橫向距離不得超過(guò)125 mm。對(duì)于轉(zhuǎn)向架內(nèi)部部件，該尺寸為150 mm。(5)輪緣與鋼軌貼合時(shí)，車(chē)輪內(nèi)側(cè)表面的有效限界位置，該尺寸與線路軌距寬度相關(guān)。圖2 不能夠通過(guò)減速器和其他調(diào)車(chē)、停車(chē)裝置的低于130 mm車(chē)輛部件部分的基準(zhǔn)輪廓線(單位：mm)

隨著歐洲鐵路發(fā)展，列車(chē)速度不斷提高、車(chē)輛種類(lèi)日益增多以及車(chē)輛部件性能持續(xù)升級(jí)，需建立更全面的限界計(jì)算方法應(yīng)對(duì)不同的需求。歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員于2009年制定了第一版限界標(biāo)準(zhǔn)EN 15273—X：2009，得到了更加廣泛的運(yùn)用。EN 15273—X：2013是歐洲現(xiàn)行的鐵路限界標(biāo)準(zhǔn)系列，替代之前實(shí)行的EN 15273—X：2009版，包括EN 15273—1：2013、EN 15273—2：2013和EN 15273—3：2013三個(gè)部分[18]。

由于歐洲國(guó)家數(shù)量眾多，各國(guó)因歷史及地理原因發(fā)展出許多不同的限界尺寸，EN 15273—1給出了多達(dá)幾十種機(jī)車(chē)車(chē)輛限界尺寸，且規(guī)定了不同的限界計(jì)算方法[19]。根據(jù)限界計(jì)算原則、種類(lèi)、適用范圍不同，主要分為3種，即靜態(tài)限界、動(dòng)態(tài)限界和動(dòng)力學(xué)限界。靜態(tài)限界的基本輪廓線不包含車(chē)輛懸掛系統(tǒng)的位置，僅限于懸掛撓度系數(shù)有限的車(chē)輛，適用于特定的不互聯(lián)互通系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)限界的基本輪廓線中考慮了車(chē)輛懸掛系統(tǒng)的位移余量，但該項(xiàng)參數(shù)一般由經(jīng)驗(yàn)值確定，可保證所有種類(lèi)車(chē)輛的互聯(lián)互通，運(yùn)用較廣。動(dòng)力學(xué)限界的基本輪廓線中包含了車(chē)輛懸掛系統(tǒng)所有可能的位移，且位移參數(shù)是動(dòng)態(tài)計(jì)算的，一般可用于優(yōu)化特定的路網(wǎng)和車(chē)輛。

因此，對(duì)于歐洲互聯(lián)互通的車(chē)輛，一般多使用動(dòng)態(tài)限界進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。其中，涉及非黏著制動(dòng)的車(chē)輛下部限界要求在EN 15273—1：2013附錄C中圖C.4進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定[18]，不難發(fā)現(xiàn)其相關(guān)規(guī)定與UIC 505—1:2006的車(chē)輛下部限界要求完全相同，在此不做贅述。

3 標(biāo)準(zhǔn)差異及非黏著制動(dòng)裝置應(yīng)用分析

3.1 國(guó)內(nèi)外機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)差異分析

UIC 505—X是歐洲第一套完整的鐵路限界系列標(biāo)準(zhǔn)體系，隨著鐵路行業(yè)及計(jì)算方法的發(fā)展，衍生出其他更加完善或細(xì)化的標(biāo)準(zhǔn)體系，如EN 15273—X系列及德國(guó)BOSTRAB等。我國(guó)鐵路限界有其特殊的歷史背景，結(jié)合高速鐵路及地鐵的發(fā)展，也在不斷吸收國(guó)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的優(yōu)點(diǎn)，持續(xù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)修訂及細(xì)化工作。

在機(jī)車(chē)車(chē)輛限界計(jì)算方法方面，國(guó)際鐵路限界依據(jù)機(jī)車(chē)車(chē)輛靜止時(shí)的凈空或機(jī)車(chē)車(chē)輛運(yùn)動(dòng)時(shí)的凈空條件劃分為靜態(tài)限界和動(dòng)態(tài)限界。歐洲各國(guó)采用的一般是車(chē)輛動(dòng)態(tài)限界，我國(guó)和日本、美國(guó)、前蘇聯(lián)使用的一般都是靜態(tài)限界標(biāo)準(zhǔn)[1]。因此，我國(guó)GB 146.1是按靜態(tài)限界要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，且國(guó)內(nèi)線路種類(lèi)相對(duì)統(tǒng)一，簡(jiǎn)化了限界計(jì)算及檢驗(yàn)驗(yàn)收工作，但相對(duì)計(jì)算余量較大。但為適應(yīng)我國(guó)高速鐵路的發(fā)展，科技裝函[2003]62號(hào)在GB146.1及相關(guān)線路試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，也提出了高速鐵路機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)態(tài)包絡(luò)線的計(jì)算方法，利于更有效利用限界空間。歐洲EN 15273—1針對(duì)不同線路及應(yīng)用需求，包含了不同形式的限界計(jì)算方法，但對(duì)于互聯(lián)互通車(chē)輛要求采用動(dòng)態(tài)限界進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

在近軌道區(qū)域限界要求方面，除車(chē)輪占用區(qū)域外，國(guó)內(nèi)相關(guān)限界標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的距軌面垂向最低高度均要求≥25 mm，低于該尺寸以下的區(qū)域未作規(guī)定。歐洲UIC 505—1及EN 15273—1對(duì)于軌道附近及軌面接觸區(qū)域均進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，且特別規(guī)定了位于車(chē)輪之間的部件不受端部輪對(duì)外側(cè)部件(如撒沙器)的垂向安裝空間尺寸限制，即允許輪對(duì)之間的部件與軌面垂向空間尺寸小于30 mm，如圖2中尺寸1所示。

3.2 非黏著制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用分析

由于歐洲各國(guó)非黏著制動(dòng)技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，為規(guī)范相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造，國(guó)際鐵路聯(lián)盟及歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)均制定了相應(yīng)的產(chǎn)品和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，即UIC 541—06:2013、EN 16207：2014，且結(jié)構(gòu)特性設(shè)計(jì)條款中明確要求其占用空間需滿(mǎn)足UIC 505—1或EN 15273—1的相關(guān)規(guī)定。

干線鐵路用磁軌制動(dòng)裝置與線性渦流制動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu)相似，整體通過(guò)2根橫向拉桿與2組電磁鐵固定成H形框架結(jié)構(gòu)，磁鐵位于轉(zhuǎn)向架兩側(cè)、鋼軌上方、輪對(duì)之間，且磁鐵與鋼軌橫向截面需保持基本對(duì)中，裝置通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)懸掛機(jī)構(gòu)吊裝在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架上，如圖3所示[6]。通過(guò)懸掛單元充排風(fēng)控制，磁軌或線性渦流制動(dòng)緩解時(shí)，磁鐵處于懸掛高位，其底部一般與軌面相距約100 mm；磁軌或線性渦流制動(dòng)施加時(shí)，磁鐵處于懸掛低位，其底部與軌面直接接觸或相距僅5～10 mm。

非黏著制動(dòng)應(yīng)用的基礎(chǔ)是產(chǎn)品外形尺寸設(shè)計(jì)必須滿(mǎn)足相應(yīng)的機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)要求，從上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作特性可以看出，應(yīng)重點(diǎn)校核磁鐵的垂向及橫向尺寸占用空間，尤其是磁鐵與軌面接觸或近軌道區(qū)域的橫向空間要求。

圖3 磁軌制動(dòng)裝置安裝結(jié)構(gòu)示意

目前，我國(guó)尚未制定非黏著制動(dòng)裝置的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)軌道制動(dòng)技術(shù)研究多以參考?xì)W洲標(biāo)準(zhǔn)要求為主。因此，為使非黏著制動(dòng)裝置在國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步應(yīng)用，必須校核其外形尺寸是否滿(mǎn)足我國(guó)機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)要求，主要涉及橫向、垂向空間尺寸要求。根據(jù)國(guó)外非黏著制動(dòng)裝置成熟運(yùn)用的行業(yè)技術(shù)要求可知，制動(dòng)磁鐵一般與鋼軌橫向?qū)χ校掖盆F橫向?qū)挾瘸叽鐟?yīng)不超過(guò)140 mm；同時(shí)，制動(dòng)施加時(shí)，磁鐵底部與鋼軌直接接觸或垂向距離不超過(guò)10 mm。

以TB/T 2344中60 kg/m鋼軌為例[20]，鋼軌中心距離標(biāo)準(zhǔn)軌距中心線尺寸為754 mm。假定以鋼軌中心為零點(diǎn)，鋼軌內(nèi)側(cè)為負(fù)、外側(cè)為正，以GB 146.1車(chē)輛下部限界要求為基礎(chǔ)，如圖4所示，則可計(jì)算得出允許非黏著制動(dòng)磁鐵的設(shè)計(jì)寬度區(qū)域?yàn)?79～+77.5 mm，即國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的非黏著制動(dòng)磁鐵寬度尺寸同樣適用于我國(guó)機(jī)車(chē)車(chē)輛下部橫向限界要求。但對(duì)于車(chē)輛下部垂向空間小于25 mm的區(qū)域，國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定。近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)于非黏著制動(dòng)技術(shù)研究應(yīng)用的需求日益增加，如低地板車(chē)磁軌制動(dòng)應(yīng)用及高速列車(chē)線性渦流制動(dòng)技術(shù)研究等，亟需我國(guó)相關(guān)限界標(biāo)準(zhǔn)考慮非黏著制動(dòng)裝置線路應(yīng)用的工況，及時(shí)給出頂層設(shè)計(jì)要求，利于促進(jìn)鐵路制動(dòng)新技術(shù)良性發(fā)展。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)軌距60 kg/m鋼軌線路的非黏著制動(dòng)磁鐵橫向設(shè)計(jì)限界(單位：mm)

4 結(jié)論及建議

(1)UIC 505—1：2006及EN 15273—1：2013是歐洲現(xiàn)行的機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不同線路及互聯(lián)互通需求作出了詳細(xì)的規(guī)定，尤其下部限界考慮了非黏著制動(dòng)應(yīng)用的限界情況，是目前國(guó)內(nèi)外非黏著制動(dòng)裝置外形尺寸設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

(2)我國(guó)機(jī)車(chē)車(chē)輛限界的計(jì)算方法一般采用靜態(tài)限界，歐洲各國(guó)多采用動(dòng)態(tài)限界；另外，對(duì)于近軌道區(qū)域限界，歐洲限界標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分了端部輪對(duì)外側(cè)與輪軌之間的部件空間要求，并規(guī)定了與軌面接觸的部件空間，我國(guó)限界標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于距離軌面高度25 mm以下區(qū)域均未作規(guī)定。

(3)目前參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的非黏著制動(dòng)裝置磁鐵橫向外形尺寸能夠滿(mǎn)足我國(guó)GB 146.1及科技裝函[2003]62號(hào)等相關(guān)限界標(biāo)準(zhǔn)要求，但其應(yīng)用時(shí)距離軌面的垂向空間侵入了我國(guó)限界標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定的區(qū)域，該區(qū)域約束不明確，直接制約了非黏著制動(dòng)裝置的應(yīng)用。

(4)非黏著制動(dòng)裝置在我國(guó)仍處于研究和開(kāi)發(fā)階段，尚未實(shí)際應(yīng)用，因此我國(guó)現(xiàn)行機(jī)車(chē)車(chē)輛限界標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此類(lèi)產(chǎn)品缺少相關(guān)限界規(guī)定，且行業(yè)內(nèi)未引起廣泛關(guān)注。為滿(mǎn)足我國(guó)非黏著制動(dòng)技術(shù)進(jìn)一步工程化應(yīng)用研究的迫切需求，建議結(jié)合歐洲現(xiàn)行的EN 15273—1：2013標(biāo)準(zhǔn)要求及非黏著制動(dòng)技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)，及時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)限界標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂和完善，為我國(guó)列車(chē)制動(dòng)新技術(shù)的發(fā)展提供更加有利的空間。