货物列车纵向制动冲击问题分析与建议

付宗见 程 迪

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州 450052)

1 原因分析

根据货车制动装置的基本情况以及制动理论，货物列车在制动时产生制动冲击的主要原因有三:

(1)制动作用是沿列车长度方向发生的，这就使组成列车的每辆货车不同时发生制动作用，即列车前部制动力形成早、上升快，后部车辆制动力形成晚而慢。

(2)由于列车车辆类型和每辆车载重的不同，全列车制动缸的压力都达到指定值以后，单位制动力(列车每吨重量的制动力)沿列车长度方向不均匀分布，因而使每辆减速度不一致，造成了列车的制动冲击。

(3)各车辆之间的非刚性连结车钩缓冲装置，使前述两种原因产生的制动冲击更加剧烈。

随着货物列车长度的增加、车辆重载和运行速度的增大而使列车制动冲击加剧，严重时它能导致车钩缓冲装置折损和车体严重损坏等重大事故。

2 对策

2.1 提高列车管的减压速度

制动作用是沿列车长度方向由前向后发生的。制动作用发生的快慢，取决于列车管的减压速度。减压速度越快，制动波速越高，列车前后部制动作用的同时性越好。这既可缩短制动距离，确保列车行车安全，又可有效地缓和列车的制动冲击。同时，制动作用的传播长度就可加长，制动机就可适应于重载(长达)、高速列车的要求。目前，货车空气制动机提高列车管减压速度的方法主要采取以下两种:

2.1.1 列车管局部减压作用

列车在发生制动时，一般都是通过机车制动阀排气而进行的。要提高列车管的减压速度，在不提高机车制动阀排气速度的情况下，只有通过改进货车制动机二压力阀的局部减压作用性能。如，GK型空气制动机，常用制动和紧急制动作用发生时，都设置了常用制动局减和紧急制动局减作用;103型和120型空气制动机在常用制动时，都设置了常用制动第一阶段局减和第二阶段局减，紧急制动时设置了紧急制动局减。通过局减作用，加快了列车管的排气速度，从而提高了整个列车管的减压速度，大大提高了制动波速，缩短了列车前后部车辆制动的时间差，减轻了货物列车的制动冲击。

2.1.2 增大排气口的压力差和面积

增大排气压力差和增大排气口的面积均可显著提高列车管的减压速度。如，向制动缸排气改为向大气排气。

2.2 配置性能优良的空重车调整装置

由于车辆的发展，货车的载重在增加而自重逐渐减轻，空车与重车之间重量的差别越来越大，货车自重系数越来越小。因此，货物列车在制动时，空车和重车的制动率大小就不一致，这就造成空车和重车的减速度不一致，从而造成了货物列车的制动冲击。为不使空车制动率过大而增加车轮故障，较好的办法是配置车辆制动率随车辆载重量变化而得到调整的自动无级调整装置。采用空重车自动调整装置可以提高重车制动率和适当地降低空车制动率，从而使列车的单位制动力分布均匀。既能缩短重车制动距离又能缓和长大列车在制动时的制动冲击。如，120型空气制动机配套的无级空重车调整装置

与120型制动机配套的有KZW—4型空重车调整装置，以及在其基础上改进而成的KZW—4G型空重车调整装置。目前KZW—4G系列空重车调整装置较为成熟可靠。

120型制动机配套使用的空重车调整装置的特点:(1)能随货车载重量的变化对充入制动缸的空气压力值大小进行调整，以确保货车在规定的制动距离内停车而又不擦伤轮对;(2)可以根据车辆载重情况自动地进行空重车位的转换，避免了漏调和误调;(3)在空重车位的转换范围内，能够实现无级调整，使得制动机产生的制动力更加符合实际需要。如图1。

图1 空重车无级调整曲线

但是，这类空重车调整装置也存在一些问题:(1)传感阀作用不良。(2)缺乏减振及对各向偏载自动进行补偿等功能，因而其称重(特别是动态称重)精度低，可靠性不高，容易出现误调现象。车辆偏载或停置于弯道时，转向架弹簧的挠度变化并非实际载重量的变化，仍存在误测重问题。

2.3 制动缸变速充气

列车制动过程中形成的冲击力大小，与牵引缓冲装置的特性有关。当牵引缓冲装置具有两种刚度时，它的全部动程可分为两部分。第一部分动程刚度较小，承受一般的冲击载荷。在受到较大的冲击力时才开始第二部分动程。所以，在制动之初，为了争取时间，我们可以让制动缸压力很快地由零跃升到某一个数值P1(如图2所示)，条件是由于P1引起的列车冲击力不超过缓冲器第一部分动程所允许的数值。然后，使制动缸压力上升的速度变慢，即进入缓升阶段，直至列车达到完全压缩状态，即冲击的危险过去之后，再让制动缸压力第二次跃升，直到制动缸压力达到最高充气压力为止。这时产生的压缩是静力压缩，其值稍大些也没有危险。

上述做法就叫“制动缸变速充气”。它是科学的、合理的充气方法，兼顾了减轻制动冲击和不延长制动距离这两个方面的要求。

2.3.1 GK型空气制动机制动缸变速充气

GK型空气制动机在紧急制动时(车辆处于重车位)制动缸压力分三段上升，实现制动缸变速充气，从而达到减轻列车制动冲击的目的，如图2。

图2 制动缸压力三段上升曲线

2.3.2 103型、120型空气制动机制动缸变速充气

103型、120型空气制动机在紧急制动时制动缸压力分二段上升，实现制动缸变速充气，从而达到减轻列车制动冲击的目的，如图3。

图3 制动缸压力二段上升曲线

3 建议

(1)在现有自动无级空重车调整装置的基础上进行技术改造，考虑采用压力测重方式的测重装置，可以最大限度地避免振动对测重精度的影响，测得信号以空气压力形式传给控制阀。也可考虑采用客车平衡阀的结构易于实现类似客车的精确测重，但方式与间接作用式制动机联合使用较为理想。

(2)应充分考虑高速、重载、长大编组列车的制动冲击问题，研制新型车辆制动机时，着重考虑通过局减来提高列车管的减压速度，减轻货物列车制动冲击的问题。

(3)制动缸变速充气应考虑决定车钩缓冲装置特性的主要参数，如容量、最大作用力。制动缸压力上升第一阶段的压力值引起的列车冲击力不要超过缓冲器第一部分动程所允许的数值。

［1］盛震风.快运货车制动系统存在的问题［J］.铁道车辆，2002，(8).

［2］刘晶波.KZW—4型空重车调整装置在运用中的问题［J］.铁道车辆，2002，(3).

［3］张旺狮.车辆制动装置［M］.北京:铁道出版社，2006.

［4］西南交大机械系.制动［M］.北京:铁道出版社，1981.