機車制動機平均管壓力控制原理分析

賀 佳 李錦輝 謝啟明 李開曄

（1.國能包神鐵路集團有限責任公司科技信息部，內蒙古 包頭 014014；2.中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412001；3.大功率交流傳動電力機車系統集成國家重點實驗室，湖南 株洲 412001；4.軌道車輛制動技術湖南省工程實驗室，湖南 株洲 412001；5.中車制動系統有限公司，山東 青島 266114）

0 引言

重載技術是鐵路技術發展方向之一，而機車重聯是實現重載技術的重要環節，機車重聯即兩臺或多臺機車連接在一起組成重聯機車運用。國內主型機車制動機均通過設置平均管來實現重聯機車的制動缸壓力控制，本務機車（以下簡稱“本機”）控制并輸出平均管壓力，補機接收平均管壓力，并根據接收的平均管壓力，通過作用閥進行流量放大后，控制補機制動缸壓力。目前，國內主型電力機車的制動機主要有DK-2型機車制動機、CCBⅡ型機車制動機和Eurotrol型機車制動機3種，這3種制動機的平均管壓力控制原理均不一樣，本文將對這3種制動機的平均管壓力控制原理進行介紹和分析，對下一代機車制動機的設計有著一定的啟發作用。

1 DK-2型機車制動機平均管壓力控制原理

1.1 本機平均管壓力控制

如圖1所示，DK-2型機車制動機在本機狀態下，自動制動時，電子分配閥根據列車管減壓量計算出制動缸的預控壓力值，輸出制動缸預控壓力至切換閥；同時，空氣分配閥也根據列車管減壓量輸出對應的作用風缸壓力至切換閥。

圖1 DK-2制動機本機平均管壓力控制

此時，切換閥輸出電子分配閥的壓力至作用閥預控腔室和作用管，而作用管至重聯閥的氣路被截止，作用閥輸出與制動缸預控壓力相等的大流量壓力，經空電聯鎖閥后，作用閥輸出的壓力到達比較閥，比較閥輸出緊急旁路和作用閥的輸出壓力中較大的壓力至Ⅰ架制動缸、Ⅱ架制動缸以及重聯閥。此時，在本機狀態下重聯閥連通制動缸管和平均管，作用閥或緊急旁路控制輸出的壓力經重聯閥輸出至平均管，平均管壓力與制動缸壓力相等，平均管壓力由控制制動缸壓力的作用閥或緊急旁路控制[1-2]。

單獨制動時，由電子分配閥輸出與單獨制動指令相對應的制動缸預控壓力至切換閥，切換閥輸出制動缸預控壓力至作用閥預控腔室，作用閥輸出與制動缸預控壓力相等的大流量壓力，經空電聯鎖閥后，作用閥輸出的壓力到達比較閥，比較閥輸出緊急旁路和作用閥的輸出壓力中較大的壓力至Ⅰ架制動缸、Ⅱ架制動缸以及重聯閥。此時，在本機狀態下重聯閥連通制動缸管和平均管，作用閥或緊急旁路控制輸出的壓力經重聯閥輸出至平均管，平均管壓力與制動缸壓力相等，平均管壓力由控制制動缸壓力的作用閥或緊急旁路控制[1-2]。

1.2 補機平均管壓力控制

如圖2所示，DK-2型機車制動機在補機狀態下，補機接收平均管的壓力，此時重聯閥連通平均管和作用管，制動缸管被截止[1-2]。平均管的壓力經作用管進入作用閥的預控腔室，作用閥輸出與平均管壓力相等的大流量壓力，經空電聯鎖閥后，作用閥輸出的壓力到達比較閥，比較閥輸出緊急旁路和作用閥的輸出壓力中較大的壓力至Ⅰ架制動缸、Ⅱ架制動缸以及重聯閥。此時制動缸管被截止，補機輸出的Ⅰ架制動缸、Ⅱ架制動缸壓力由平均管壓力控制。

圖2 DK-2制動機補機平均管壓力控制

2 CCBⅡ型機車制動機平均管壓力控制原理

2.1 本機平均管壓力控制

CCBⅡ型機車制動機是按模塊化設計的分布式網絡控制電空制動機，制動機內部有專門的20CP模塊控制平均管壓力。如圖3所示，CCBⅡ型機車制動機在本機狀態下，20CP模塊根據列車管減壓量和/或制動手柄的命令，控制平均管預控部件輸出平均管預控壓力至平均管作用閥，平均管作用閥根據預控壓力輸出大流量的空氣壓力，輸出的壓力經平均管遮斷閥（本機時平均管遮斷閥為打開狀態）后，輸出至平均管[3]，平均管壓力由20CP模塊獨立控制。

圖3 CCBⅡ制動機本機平均管壓力控制

2.2 補機平均管壓力控制

如圖4所示，CCBⅡ型機車制動機在補機狀態下，通過平均管接收平均管的壓力，平均管壓力經比較閥進入作用閥預控腔室，作用閥輸出與預控腔室壓力相等的大流量壓力至Ⅰ架制動缸、Ⅱ架制動缸[3]，從而實現補機制動缸壓力由平均管控制的功能。

圖4 CCBⅡ制動機補機平均管壓力控制

3 Eurotrol型機車制動機平均管壓力控制原理

3.1 本機平均管壓力控制

如圖5所示，Eurotrol型機車制動機在本機狀態下，自動制動時，電子分配閥根據列車管減壓量計算出制動缸的預控壓力值，輸出制動缸預控壓力至切換閥；同時，空氣分配閥也根據列車管減壓量輸出對應的作用風缸壓力至切換閥。此時，切換閥輸出電子分配閥的壓力至比較閥2。由于處于本機狀態，平均管切換閥不輸出平均管壓力至比較閥2，比較閥2輸出電子分配閥的壓力至作用閥和比較閥3。作用閥輸出與預控腔室壓力相等的大流量壓力至Ⅰ架制動缸、Ⅱ架制動缸。比較閥3輸出電子分配閥和來自單獨預控部件的單獨制動預控壓力中較大的壓力至平均管作用閥預控腔室，平均管作用閥經平均管切換閥輸出平均管壓力[4]。

圖5 Eurotrol型制動機本機平均管壓力控制

單獨制動時，單獨預控部件直接輸出單獨制動預控壓力至比較閥3，比較閥3輸出單獨制動預控壓力至平均管作用閥預控腔室，平均管作用閥經平均管切換閥輸出平均管壓力[4]。

平均管壓力由單獨的平均管作用閥和平均管切換閥控制。

3.2 補機平均管壓力控制

如圖6所示，Eurotrol型機車制動機在補機狀態下，平均管切換閥切斷平均管作用閥輸出，導通平均管至比較閥2的氣路。此時，平均管的壓力可輸入至比較閥2，經比較閥2后，進入作用閥預控腔室和比較閥3。作用閥輸出與預控腔室壓力相等的大流量壓力至Ⅰ架制動缸、Ⅱ架制動缸[4]，實現補機制動缸壓力由平均管控制的功能。

圖6 Eurotrol型制動機補機平均管壓力控制

4 各平均管壓力控制原理優點總結

目前，DK-2型機車制動機、CCBⅡ型機車制動機和Eurotrol型機車制動機的平均管壓力控制原理各有優點：

（1）DK-2型機車制動機的平均管壓力控制直接由制動缸完成，平均管壓力控制比較簡單，參與壓力控制的部件較少，缺點在于重聯機車的單元增加后，由于平均管的長度增加，平均管容積變大，平均管的壓力響應將會變慢。

（2）CCBⅡ型機車制動機的平均管壓力控制由專門的模塊控制，壓力控制較精確，且平均管壓力控制與制動缸完全獨立，可靠性較高。此外，在多節機車重聯時，平均管的壓力同步性較好。

（3）Eurotrol型機車制動機的平均管壓力控制由專門的平均管作用閥和平均管切換閥控制，完全由氣路和閥類部件實現，控制方面較簡單。此外，由于設置了專門的平均管作用閥，在多節機車重聯時，平均管的壓力同步性較好。