符合AAR标准货车空气制动系统的研制

田 宇，安 鸿

（南车眉山车辆有限公司 制动技术研究所，四川眉山620010）

符合AAR标准货车空气制动系统的研制

田 宇，安 鸿

（南车眉山车辆有限公司 制动技术研究所，四川眉山620010）

介绍了AAR标准货车空气制动系统的要求、配置，研制符合AAR标准的货车空气制动系统的部件以及试验结果。

AAR标准；货车空气制动系统；技术方案；试验

AAR是确保北美铁路安全、迅速、高效、整洁、技术先进的非营利性技术协会，其成员包括美国、加拿大、墨西哥的铁路货运公司以及美国客运公司等。

AAR标准的货车制动系统是北美地区采用的标准货车制动系统，适用于长大、重载货物列车的制动要求。

目前，完全符合AAR标准的货车制动系统的主要有Wabtec公司和Knorr公司的货车空气制动系统。Wabtec公司和Knorr公司的符合AAR标准的制动系统主要不同之处在于控制阀和空重车自动调整装置；Wabtec公司的控制阀是ABDX型控制阀，其作用部是滑阀结构，空重自动调整装置是P－1型比例阀、S－1型传感阀和均衡风缸组成；Knorr公司的控制阀是DB－60型控制阀，没有滑阀结构，采用的是柱塞结构，空重自动调整装置是E/L－X型传感阀和均衡风缸组成。

随着我国出口车数量的增加，出口车装用的符合AAR标准的制动系统的数量也在增加，研制符合AAR标准的制动系统具有良好的经济效益和社会效益。

1 研制目标

研制的货车空气制动系统要求符合AAR标准中的S－400《货车制动装置安装规范》、S－401《货车制动机基本设计数据》和S－469《货车制动机性能规范》的规定。

该制动系统的基本配置包括：控制阀、空重自动调整装置、制动缸、闸调器、双室风缸、压力保持阀、一体式集成器和截断塞门、软管连接器等。

该制动系统性能满足AAR标准的要求，在－40°F（－40℃）至＋150°F（65.6℃）的温度范围内正常工作。在150辆列车定置试验台上，该制动系统的性能为常用制动波速180 m/s，紧急制动波速280 m/s，缓解波速150 m/s以上。

2 符合AAR标准货车空气制动系统技术方案

2.1 制动系统配置

符合AAR标准的货车制动系统，其基本配置：控制阀、空重自动调整装置、旋压密封式制动缸、闸调器、双室风缸、压力保持阀、一体式集成器和截断塞门、软管连接器等，其制动系统配置示意见图1。

图1 MAC型货车空气制动系统配置示意图

2.2 性能参数的确定

根据AAR标准的要求，货车空气制动系统在单车试验台上.试验时该制动系统要求满足以下要求：

在制动系统定压70 lb/in2（482.3 kPa）；常用全制动时制动缸压力在48 lb/in2（330.7 k Pa）与52 lb/in2（358.2 k Pa）之间；紧急制动时制动缸在8～10 s时间内达到最大压力的90%，此最大压力必须比常用全制动获得的最大压力高15～20%；缓解时制动缸压力从50 lb/in2（344.5 k Pa）缓解到5 lb/in2（34.5 k Pa）的时间为21～25 s。

2.3 接口尺寸

制动系统的接口尺寸要求符合AAR标准中的S－400《货车制动装置安装规范》、S－401《货车制动机基本设计数据》的规定。

2.4 部件

（1）控制阀

控制阀是该制动系统的核心部件，控制着制动系统的充气、制动、保压、缓解等功能；由主阀、缓解阀、紧急阀、中间体组成（图2）。

图2 MAC型控制阀

控制阀中间体的外形尺寸、安装尺寸和接口尺寸完全符合AAR标准制动系统的要求。

主阀采用滑阀结构。主要作用是控制各风缸的充气及制动机的制动、缓解、常用制动后加速缓解。主阀有作用部、局减部、加速缓解部、减速部、稳定部、局减室等构成。

缓解阀的功用是手动排出制动缸的压力空气，使制动机缓解；也可在紧急制动后再充气开始时使副风缸向列车管充气，主活塞快速回到缓解位。缓解阀有手柄部、活塞部、复位柱塞等组成。

紧急阀的作用是控制紧急制动、紧急增压、常用制动加速作用及紧急制动后的加速缓解作用。紧急阀采用柱塞式、模板结构，有紧急作用部、紧急放风部、紧急增压阀、紧急加速缓解部、紧急二段阀、常用制动加速部等组成。

（2）空重自动调整装置

空重自动调整装置由空重阀和均衡风缸组成。

空重阀由空重阀组成和安装座两部分组成（图3）。

空重自动调整装置为两级空重车调整装置，根据转向架弹簧在空重车时不同的挠度来调控制动缸的压力。在重车时，控制阀送出的压力空气全部进入制动缸，均衡风缸不分流，从而获得较高的重车压力；在空车时，将控制阀送进制动缸的一部分压力空气分流到均衡风缸，获得较低的空车压力。

空重阀组成由柱塞部、比例部、指示器、传感臂、读数器等组成。

（3）旋压密封式制动缸

旋压密封式制动缸主要由缸体组成、前盖组成、活塞组成、缸座组成、毡托组成及橡胶密封件等部分组成（图4）。

图3 空重阀

图4 旋压密封式制动缸

制动缸在我国现有的旋压密封式制动缸的基础上进行设计，使制动缸的安装尺寸符合AAR标准S－400《货车制动装置安装规范》的要求。

主要技术参数：

制动缸有效直径：254 mm；

最大行程：305 mm；

最大工作压力：600 kPa。

（4）闸调器

闸调器将安装位置为中央连接拉杆处，闸调器的前端与制动缸后杠杆相连，后端与制动缸前杠杆相连，相当于一根能自动伸缩的连接拉杆。

闸调器主要由闸调器筒体组成、前盖组成、套筒体组成、螺杆、主弹簧、主弹簧座、拉杆头等组成（图5）。

图5 闸调器

闸调器是双向调整闸调器，其螺杆调整长度为500 mm。

（5）双室风缸（图6）

双室风缸的工作压力为60°F（15.6℃）下110 lb/in2（757.9 k Pa）。

双室风缸的最大容许工作压力为60°F（15.6℃）下150 lb/in2（1033.5 k Pa）。

双室风缸副风缸的容量为2 500 in3（41 dm3）±3%；紧急风缸的容量为3 500 in3（57.4 dm3）±3%。

双室风缸3/4 in管法兰上的标记“EMER”为紧急风缸和“AUX”为副风缸。

图6 双室风缸

（6）压力保持阀

压力保持阀主要由阀体、塑料套、铜套、活塞、活塞弹簧、销钉弹簧，销钉手把等组成（图7）。

图7 压力保持阀

通过压力保持阀手把的转动，根据不同的位置控制制动系统缓解时制动缸压力空气的排出时间。直通位置时直接排出制动缸压力空气；高压保持位时当制动缸压力空气缓慢的排到一定压力时，该阀关闭，不再排气；缓慢排气位，制动缸压力空气在规定的时间内排完。

（7）一体式集成器和截断塞门（图8、图9）

图8 一体式集成器和截断塞门

一体式集成器和截断塞门安装尺寸符合AAR标准的要求，手把的位置与我国现用的组合式集成器的手把不同，手把的开放位与关闭位与我国现用的组合式集成器的位置也不同。

图9 手把的位置

一体式集成器和截断塞门主要由集尘器和截断塞门组成。

当手把与制动支管成平直位置时为关闭位置，旋转手把90°与制动主管成垂直位置时为开通位。

（8）折角塞门（图10）

当手把与制动主管成平直位置时为开通位置，旋转手把90°与制动主管成垂直位置时为关闭位。

折角塞门的手把在开启和关闭位置都有自锁作用，以防止意外的开启或关闭。

图10 折角塞门

（9）制动软管连接器（图11）

制动软管连接器与我国现用的制动软管连接器结构形式大致一致，在我国现用的制动软管连接器的基础上进行修改。

所有软管组成均应安装防尘帽或防尘堵，以免灰尘侵入。

图11 软管连接器

3 货车空气制动系统试验

经过试制后，部分实物如图12。

图12 产品实物

各部件组装完成后进行了试验。

控制阀在AB试验台上进行试验，试验结果符合AAR标准S－461《单级货车制动机性能规范》、S－469《货车制动机性能规范》的要求。

空重自动调整装置进行了试验，试验结果符合AAR标准S－4002《空重载制动装置性能试验技术条件》的要求。

闸调器在现有的闸调器试验台上进行了试验，试验结果符合AAR标准S－4008《货车用机械式双向作用压缩式自动间隙调整器规范》要求。

制动缸试验结果符合AAR标准S－4004《制动缸性能试验技术条件》的要求。集尘器试验符合AAR标准S－493《一体式集尘器和截断塞门批准试验规范》的要求。

折角塞门试验符合AAR标准S－470《球型折角塞门批准技术条件》的要求。

一体式副风缸和紧急风缸试验符合AAR标准S－494《货车制动装置用钢制一体式副风缸和紧急风缸》的要求。

软管试验符合AAR标准M－601《空气制动和列车空气信号软管》的要求。

MAC控制阀在单车试验台上进行了试验。在制动系统定压70 lb/in2（482.3 kPa）；常用全制动时制动缸压力为50.6 lb/in2（348.6 kPa）；紧急制动时制动缸在9.3 s时间内达到最大压力的90%，此最大压力为59.4 lb/in2（409.3 k Pa），比常用全制动获得的最大压力高17.3%；缓解时制动缸压力从50 lb/in2（344.5 k Pa）缓解到5 lb/in2（34.5 k Pa）的时间为23.4 s。单车试验结果符合AAR标准S－466《控制阀各阀部在货车单车试验台上的试验程序》的要求。

4 结束语

综上所述，在货车空气制动系统的设计中，借鉴了类似成熟产品的经验，对该制动系统的可靠性、可用性、安全性和可维护性都是有保证的，并且试验的数据满足设计的要求。所以该货车空气制动系统可以满足AAR标准制动系统的要求。

［1］ 铁道部四方车辆研究所.AAR机务标准手册E分册，货车制动机［S］.1985.

［2］ 智廉清，吴培元，林台平，孙福祥.近代铁道制动技术［M］.北京：中国铁道出版社，1983.

Development of Truck Air Brake System According to AAR Standard

TIAN Yu，AN Hong
（CSR Meishan Rolling Stock Co.，Ltd.，Meishan 620010 Sichuan，China）

In this paper，we introduce the requirements and configuration of AAR standard truck air brake system，develop standard AAR truck air brake system parts and get the test results.

AAR standard；truck air brake system；technical proposal；test

U270.351

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.02.23

1008－7842（2014）02－0093－03

）男，高级工程师（

2013－10－16）