关于动车组空簧压力问题的分析和对策

曲秋芬　梁建全　朱立强　全德　焦东明

摘要：在生产CRH3动车组过程中，部分空簧落车实测压力与称重计算压力不一致。文章分析了出现该问题的主要原因，提出了相应解决方案，对于解决动车组空簧压力相关问题具有指导意义。

关键词：CRH3动车组；空簧压力；称重计算压力；动车组制动系统；列车载重 文献标识码：A

中图分类号：U266 文章编号：1009-2374（2015）14-0103-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.051

1 概述

动车组制动系统会根据列车载重情况施加相应的制动力。一般情况下，载重越大，需要的制动力越大。列车载重可通过空簧压力传感器进行测量。空簧压力值对于判断列车制动所需制动力的大小是一个很重要的参考值。在列车制动时，制动控制软件会通过读取列车空簧的压力值来判断车重，从而计算出在该种车重下制动所需的制动力。

2 问题描述

在生产CRH3动车组过程中，出现了个别列车转向架空簧压力值与称重计算所得空簧压力值的偏差超出制动调试文件规定的偏差。导致列车在做单车静态调试和整车静态调试时，无法通过制动调试试验。

3 问题分析

部分空簧落车实测压力与称重计算空簧压力之间的误差超出调试文件中的规定偏差。对于该问题，首先称重计算压力和空簧压力特性及空簧载重有关，具体见下面的公式：

称重计算空簧压力值=（空簧负载×9.8）÷2÷1000×空簧压力特性参数a+空簧压力特性参数b

从上面的公式可以看出，称重计算压力同空簧负载及空簧压力特性参数有关。对CRH3动车组列车不同列数的同型号车的车重进行了对比，发现它们的空簧负载误差都在标准的范围内，对空簧压力值的变化影响不大，但对这些不同列数的同型号车的空簧压力值进行了实测，发现它们之间的差值较大，其中有部分实测值已经超出调试文件中规定的误差，所以可以初步断定出现该种问题和所使用空簧的压力特性有关。

CRH3动车组列车在生产过程中采用了两种不同供应商生产的空簧：一种是CONTITECH公司生产的空簧；另一种是GMT公司生产的空簧。所以对这两种空簧压力特性进行了试验分析，分析如下：

3.1 两种空气弹簧载荷—压力特性分析

根据对CONTITECH空气弹簧载荷压力测试数据和已有的GMT空簧载荷压力数据描述了两种空气弹簧的载荷—压力曲线，可见两种空簧的载荷压力特性曲线存在差异。

图1 两种空簧载荷—压力曲线

3.2 两种空气弹簧载荷压力特性对比

同一载荷下GMT空气弹簧压力值比CONTITECH空气弹簧压力值低。以CRH3动车组的3车为例，对不同列的3车空簧压力进行实测对比：3车一位端空簧负载为95.91631kN，二位端空簧负载为91.17631kN；调试文件中对应的空簧压力标准值为：一位端空簧压力为4.51±0.3bar，二位端空簧压力为4.3±0.3bar。实测CONTITECH空簧在负载为95.91631kN时空簧压力值均大于4.51bar，其中66个超过4.81bar占总数（120）的55%，实测GMT空簧的压力值则在计算值范围内，且大部分在4.51±0.1bar之间。在负载为91.17631kN时（3车二位端空簧负载）实测CONTITECH空簧压力值均大于4.3bar，其中46个不在标准值范围内占总数的38.3%，实测GMT的116套空簧全部在标准值范围内。3车一、二位端空簧在负载情况下两种空簧压力值见图2和图3，图中纵坐标为空簧压力，单位为bar。

图2 空簧负载为95.9631kN时空簧压力值

图3 空簧负载为91.17631kN时空簧压力值

从上面对两种空气弹簧压力特性的分析可以看出，这两种空簧的压力特性差异较大，此为出现部分空簧落车时，实测压力与称重计算压力不一致的根本原因。

4 问题解决

解决空簧压力超差问题主要有两个方案：

方案一：将制动软件中的空簧压力标准值按照两种空簧负载特性的中间趋势来设定。

对制动软件中设定的空簧压力标准值进行调整。仍以3车为例，将3车一位端（空簧负载95.91631kN）空簧压力标准值改为4.65±0.3bar，实测GMT空簧压力值在标准值范围内，此时实测CONTITECH空簧压力值仍有6个不在范围内，占总数的5%；如果将3车二位端（空簧负载91.17631kN）空簧压力标准值改为4.45±0.3bar，实测GMT空簧压力值在标准值范围内，此时实测CONTITECH空簧压力值仍有4个不在范围内，占总数的3.4%，此前提为在GMT空簧的压力曲线离散度较低的情况，若其大于给定的数据中的离散度将有GMT空簧的压力值超出压力范围。调整标准值后情况如图4：

图4 修改标准值后

但如果对制动软件中设定的空簧压力标准值进行这样的调整后，可能会存在制动方面的问题。空气弹簧压力标准值相对目前标准值调整后（相比目前标准值大）制动软件根据读取的GMT空气弹簧的压力值判断出的车重比实际轻，从而计算出的制动力会小于列车所需的实际制动力，最终结果导致列车制动力施加不足，列车在规定制动距离内无法完全停下来。对列车的运行存在巨大的安全隐患。所以不能采用此种方案解决空簧压力

问题。

方案二：制动软件中的空簧压力标准值按照GMT空簧负载特性来设定。

该方案仍以3车为例，3车一位端（空簧负载95.91631kN）空簧压力标准值为4.51±0.3bar，实测所有GMT空簧压力值都在标准值范围内。此时实测CONTITECH空簧压力值有将近一半超出标准值范围。3车二位端（空簧负载91.17631kN）空簧压力标准值为4.3±0.3bar，实测所有GMT空簧压力值都在标准值范围内。此时实测CONTITECH空簧压力值有将近三分之一超出标准值范围。但实测的所有超差的CONTITECH空簧压力值都大于标准空簧压力值，则制动软件根据读取的CONTITECH空气弹簧的压力值判断出的车重比实际重，从而计算出的制动力会大于列车所需的实际制动力，导致在列车制动过程中会缩短制动距离，对列车的运行更加趋向于安全，所以可以采用此种方案解决空簧压力

问题。

5 结语

（1）本文通过分析CRH3动车组空簧压力超标问题，对影响空簧压力大小的两个基本因素车辆载重和空簧压力特性进行了分析，确定了导致此问题的原因是由于采用的两种空簧的空簧压力特性不同；（2）通过分析制动软件中的空簧压力标准值按照GMT空簧负载特性来设定，实测GMT空簧压力完全没有问题，实测CONTITECH空气弹簧压力虽然超标，但对于制动的影响是使列车更加趋于运行安全。采用此种方法解决了空簧压力问题；（3）通过对空簧压力问题的解决，为动车组制动系统和转向架系统的设计积累了宝贵的经验，对动车组类似问题的解决具有指导意义。

参考文献

[1] 陆海英.现代轨道交通车辆的空气弹簧悬挂技术[J].机车电传动，2003，（4）.

[2] 史卫.KZW-4G型空重车自动调整装置在加装检修中的问题及建议[J].铁道机车车辆，2003，23（2）.

作者简介：曲秋芬，女，唐山轨道客车有限责任公司产品研发中心工程师，工学硕士，研究方向：轨道车辆研发

设计。

（责任编辑：黄银芳）