制动控制器机械锁闭结构优化设计

陈凯康 于光辉 孙嘉华

【摘 要】DK-2制动系统为HXD1型机车的重要组成部分，在进行换端操作时，机械锁闭结构重要十分关键。本文对制动控制器机械锁闭结构的现状进行了分析，在此基础上提出了优化设计的具体措施，通过对机械锁闭结构进行优化设计，将手柄罩的尺寸、豁口厚度重新优化设计，减小了手柄罩与钥匙手柄之间的上下偏差及左右偏差，并通过材料的改进，增强了手柄罩的机械强度和耐磨性，由此降低了钥匙故障发生的可能性，保证机械锁闭结构安全的运行。

【关键词】制动控制器 机械闭锁结构 优化设计

在DK-2制动系统中，制动控制器安装于司机控制台面上，具备的功能有两项，一项是单机制动，一项是列车制动，通过制动控制器手柄，司机将其操作至各个位置，从而实现列车的各个功能，如紧急、抑制、全制动、运转等。机械闭锁结构为制动控制器的一部分，由钥匙进行操控，在运用制动控制器过程中，钥匙存在一定的故障，影响运行的安全性。

1制动控制器机械锁闭结构操作现状

DK-2制动系统为HXD1型机车的组成部分，此外，此型机车中还包含克诺尔CCBⅡ制动系统。与克诺尔CCBⅡ制动系统，DK-2制动系统换端有着独特的操作特点，换端钥匙为DK-2制动系统制动控制器的操作位置，对于非操作节制动控制器，以机械的方式将其固定在相应的位置，目的是避免司机出现操作错误。DK-2制动系统制动控制器的机械锁闭结构复杂性比较高，由此导致故障的发生率增加，致使乘务员的正常操作受到影响，严重时，甚至导致机车出现故障，影响机车运行的安全性。

目前，对于HXD1型机车的DK-2制动系统，有着明确的操作规范要求。将非操作节机车自动控制器调节至“重联”位，而单独控制器调节至“运转”位，同时，这两个控制器的钥匙手柄都调节至“关闭”位，才可将钥匙拔出[1]。在机械锁闭结构的作用下，制动控制器处于锁定的状态，当需要再次操作时，利用钥匙调节至“打开”位，实施相应的操作。由此一来，在进行换端操作时，需要的时间比较长，加之机械锁闭结构的复杂性，提升了机械故障的发生率，影响制动控制器的正常操作。

司机操作钥匙手柄由“打开”位拉至“关闭”位时，过渡临界位是钥匙手柄必须要经过的位置，这时，如果司机想将钥匙手柄向外拔出，由于手柄罩壁厚2.3mm，与之匹配的豁口9mm，拔出7mm时，钥匙手柄可顺利的拔出，但是在实际操作的过程中，受到手柄罩尾部缺口的影响，主轴在撩拨之下移位到“打开”位置，再次插入钥匙将无法实现。此外，钥匙手柄在使用的过程中会出现磨损，当变成圆的状态时，机械锁闭结构的实用性大大降低，甚至无法使用。

2制动控制器机械锁闭结构优化设计

依据机械锁闭单元的设计原理，只有处于“关闭”位置时，钥匙才能够顺利的拔出，由此，非“关闭”位取出基本无法实现，但是在实际的运行考核中，存在钥匙手柄取出故障，故障产生的主要原因在手柄罩与钥匙手柄之间，对此，在进行优化设计时，只需优化手柄罩的设计即可。同时，机械锁闭单元需要具备比较高的机械强度及耐磨性，因此，在进行优化设计时，改进了手柄罩的材料，具体措施如下。

2.1优化设计手柄罩的尺寸

钥匙手柄与手柄罩之间的上下偏差、左右偏差及解除距离过短是产生钥匙手柄取出故障的主要原因，因此，对手柄罩的尺寸进行优化设计，使之与钥匙手柄之间的匹配度提升[2]。在上下偏差方面，原有的深度尺寸为19.5mm，优化设计之后，改之为15.5mm，由此一来，钥匙手柄与手柄罩之间的上下距离显著的减小；在左右偏差方面，原有的横线开缺尺寸为11mm，优化设计之后，改之为9mm，而钥匙手柄的尺寸为8mm，二者之间的左右间隙由原来的3mm变为现在的1mm，减少了故障发生的概率。

2.2优化设计手柄罩豁口厚度

在临界状态下，即使处于非“关闭”状态，依然可以拉拽出钥匙手柄，之所以会产生这种现象，主要原因是手柄罩的壁厚过薄，钥匙手柄上弹性钢珠外围脱离手柄罩约束时，脱离时间过早，由此，在晃动拉拽的状态下，钥匙手柄可以被拔出。对此，在进行优化设计时，改变了手柄罩的豁口厚度，原有的手柄罩豁口厚度为2.3mm，改进之后变为10.3mm，增加的厚度与钥匙手柄豁口的长度相等，在进行拉拽钥匙手柄时，尾部的缺口刚好离开换向主轴，避免了钥匙手柄取出故障的发生[3]。

2.3改进手柄罩的材料

改进之前，手柄罩的材料为1Cr13，此种材料的拉伸强度为220MPa，屈服强度为206MPa，机械强度与耐磨性都比较差，使用一段时间之后，会产生比较严重的磨损，进而产生故障。改进之后，手柄罩的材料采用45圆钢，此种材料的拉伸强度为600MPa，屈服强度为355MPa，具有良好的机械强度及耐磨性，从而有效地减少了故障发生的概率。

3结语

综上所述，制动控制器机械锁闭结构在运行的过程中，比较容易发生钥匙手柄取出障碍，进而影响司机的正常操作，甚至是影响机车的安全运行，通过对机械锁闭结构进行优化设计，将手柄罩的尺寸、豁口厚度重新优化设计，减小了手柄罩与钥匙手柄之间的上下偏差及左右偏差，并通过材料的改进，增强了手柄罩的机械强度和耐磨性，由此降低了钥匙故障发生的可能性，保证了司机的正常操作，保证了机车的正常运行，显著的提高了机车运行的安全性。

参考文献：

[1]沙正军.HXD1型机车DK-2制动机换端操作改进方案[J].技术与市场，2014，09：59-60.

[2]王重阳，欧阳月光，强飞.城市轨道交通车辆司机控制器选型方案的分析[J].城市轨道交通研究，2013，01：109-112.

[3]蒋晓东，刘厚林，尚江傲.宁波轨道交通1号线一期工程车辆辅助供电系统[J].电力机车与城轨车辆，2013，01：25-29.