加纳内燃动车组制动系统模块化设计

焦东明+王琳+张丽丽+张英余

摘要：文章介绍了出口加纳内燃动车组制动系统几大重要模块，从结构组成和技术特性等方面阐述制动系统的模块化设计，其中低地板区制动控制模块和司机室制动装置的集成设计是该动车组区别于其他列车的最大特点之一，通过生产验证，制动系统的模块化设计既能提高产品质量、生产效率及企业经济效益，又能增强产品的市场竞争力。

关键词：内燃动车组；制动系统；模块化设计；低地板区；司机室 文献标识码：A

中图分类号：U266 文章编号：1009-2374（2017）07-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.005

1 概述

出口加纳内燃动车组由6辆车编组而成，其中2辆动车和4辆拖车（即Mc+T+Th+T+T+Mc），拖车设有低地板区。制动系统采用间接作用式空气制动，列车以100km/h运行时，紧急制动距离不大于600m。

动车组的主要技术参数：

轨距：1067mm

最高运营速度：100km/h

定员：683人（4人/平方米）

动车轴重：≤15.5t

拖车轴重：≤13t

动车车体长度：17800mm

拖车车体长度：20000mm

车体宽度：2650mm

车辆定距（动车）：11700mm

车辆定距（拖车）：14000mm

2 制动系统原理

制动系统采用国内成熟的JZ-7自动制动阀+F8G分配阀匹配的间接作用式空气制动，即当列车管压力降低时，产生制动作用；列车管压力上升时，缓解制动。采用双管双侧供风，制动管路采用不锈钢材质，制动系统主要由风源、自动制动阀、中继阀、分配阀、风缸、防滑器、截断塞门、管路等部件组成。

3 制动系统组成

由于加纳内燃动车组零部件繁多和安装空间的局限性，制动系统采用模块化、集成化技术。制动系统模块化的设计是把具有相似属性和功能的零部件聚类成为模块，通过模块的组合形成制动系统，有利于提高产品的整体性、制造性、维修性和回收性等特征。

制动系统是动车组的重要组成部分，将制动系统分为以下模块：制动控制模块、中间管排组成、两端管路组成、司机室制动装置、风源模块、防滑模块和手制动机。

3.1 动车制动控制模块

制动控制模块是将动车组制动控制元件集成在一个吊架上，整体安装，主要由分配阀、风缸、气路控制箱、减压阀、截断塞门、过滤器等元件组成（见图1），连接管路采用不锈钢管，通过吊码和管卡把控制元件和管件固定在模块吊架上。动车组组装时，将预先组装好的制动模块采用螺栓直接固定到车体底架上，模块上设有与车下制动管路连接的接口，再与车下制动管路连接。这种组装方式即便于制动系统控制元件的集中管理和检修，同时也节省了车下零部件的组装空间。

3.2 司机室制动装置

司机室制动装置安装在动车司机台下，主要由自动制动阀、中继阀、均衡风缸、紧急制动电磁阀、压力开关、快插接头、测试接头及连接管路等元件组成，由于司机台下安装空间有限，对整个司机室制动装置采用模块化设计，将所有元件集成在两个气路板模块上，通过尼龙软管把两个模块的气路进行连接，接口采用快插连接方式，整个模块结构紧凑，便于安装和管路连接。快插接头的使用，不需要考虑工具的工作空间，只需将尼龙软管直接查入到接头即可。模块上集成了各种管路的压力测试接口，试验操作更加方便，如图2所示：

3.3 两端管路组成

两端管路是与中间管排连接的动车组两端方向所有管路，分为一位端管路和二位端管路。动车组设有贯通整列车的总风管和列车管各一根，总风管与主风缸连接，向制动设备、空气弹簧及各种辅助设备（如撒砂装置、风笛、集便器等）供风，列车管与司机室中继阀连接，通过控制列车管压力变化实现每辆车上分配阀的制动和缓解。

3.3.1 一位端管路組成。一位端管路组成的主要制动元件包括总风管、列车管、空簧管、制动管、缓解指示器、防滑排风阀等。设有司机室制动装置接口和列车管救援接口。司机室制动装置接口采用不锈钢管与车上司机室制动装置连接；当列车需要救援时，通过列车管救援接口与救援车辆连接，在救援运行中，动车组仍然有制动功能；所有管件采用管卡固定在车体底架或支架上；防滑排风阀根据控制单元提供的控制信号动作，控制制动力大小，实现防滑控制功能，两个防滑阀集成一个模块，吊装在车体底架下面；缓解指示器安装在车辆的两侧，便于在车下确认车辆制动和缓解的状态，如图3所示：

3.3.2 二位端管路组成。二位端管路组成的主要制动元件包括总风管、列车管、空簧管、制动管、防滑排风阀等。安装形式和一位端管路一致。

3.4 拖车低地板区模块

拖车车体底架的主要技术特点是设置了低地板区，主要安装了中部管路和拖车制动控制模块，端部管路与动车基本相同。

3.4.1 中部管路。中部管路包括管排组成、连接管、乘客紧急制动管路、总风管、列车管、集便器供风管路等。中间管排组成设多个管吊，把不同规格的制动管和管接件集成一个模块。与车体进行组装时，整体吊装，通过螺栓固定在底架横梁预留接口上。中间设3个规格不同的接口通过连接管与制动模块连接，简化了工艺流程，缩短了工艺技术准备周期，使产品更加美观，如图4所示：

3.4.2 拖车制动控制模块。拖车制动控制模块主要由分配阀、工作风缸、制动风缸、总风缸、气路控制箱、减压阀、截断塞门、过滤器等元件组成。整个模块采用螺栓直接固定到车体底架上。由于拖车底架采用低地板设计，底架边梁下面距离轨面为603mm，拖车制动控制模块集成的部件基本与动车制动控制模型相同，但是模块高度受到了很大的限制。通过对模块部件进行外形尺寸分析，除了风缸外，其他部件均能满足模块设计尺寸要求。现对风缸进行改进设计，在不改变风缸容积的前提下，将风缸的直径由386mm改为256mm，然后将所有部件进行集成设计，集成后模块高度为400mm，完全满足低地板的车辆对设备的高度要求，如图5所示：

3.5 风源模块

动车组安装有两个风源模块，位于每辆动车的车体底架下方。风源模块包括空压机、双塔干燥器、电空箱、调压阀、安全阀、压力开关、测试接口等部件。各部件集成一个模块，采用模块吊架整体吊装在车体底架预留的吊钩上。风源模块设有3个接口，X1和X2为电气接口，安装在电控箱处；还有一个为输气接口，位于模块的端部。空压机产生的压缩空气经冷却器和干燥器输出，存储在总风缸里，并通过总风管向列车所有用风设备。空气压缩机采用的是固定式、风冷、喷油螺杆压缩机，额定功率为15kW，排风量为1200L/min；空气干燥器为双塔再生干燥器，使用活性氧化铝作为干燥剂，最大工作压力为l050kPa。如图6所示：

4 结语

制动系统模块化设计使动车组产品向先进、成熟、美观、低成本的方向发展，并已在动车组的设计制造中广泛应用。加纳内燃动车组制动系统模块化的应用，尤其是低地板区域制动模块和司机室制动装置的设计，使制动设计理念有了进一步的提升。

作者简介：焦东明，男，中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心工程师，工学硕士，研究方向：轨道车辆制动系统的研发设计。

（责任编辑：黄银芳）