SQ6型凹底双层运输汽车专用车的集成制动应用

李 政

(中车山东机车车辆有限公司， 济南 250022)

目前我国国内铁路货车的制动装置大部分仍为传统的制动杠杆推拉的型式，由控制通路的阀体采用“一进四出”的制动管连接方式。利用充气缓解，减压制动的原理。由于各种车辆结构空间不同，局限性很大。随着一些专用车的应用，传统的制动杠杆推拉式制动装置的结构越来越复杂，有时候将会采用多级制动的方式，这样就会降低制动的传递效率，各个制动元件相互连接处也会经常出现抗磨等状况，使得制动装置作用的可靠性与安全性降低。而结构相对紧凑，占用空间少的，传动效率高，可靠性高等优势的集成制动装置得到了应用。

集成制动是指通过改变制动缸和闸瓦间隙调整器的外型、尺寸，二者安装在转向架上，使制动缸压力直接作用在转向架上，控制转向架制动缓解的制动型式。与传统的制动拉杆传递制动力的作用方式相比，集成制动具有传递效率高效，结构简单紧凑，质量轻，适用范围广等特点，在国内外的一些铁路货车中得到了应用[1]。目前我国已经在转K2、转K6型货车转向架上对集成制动装置进行了安装和推广。2016年下旬，在最新的一批SQ6型凹底双层运输汽车专用车上也得到了推广，中车山东机车车辆有限公司根据主导厂的设计图纸也安装使用。

SQ6型凹底双层运输汽车专用车上集成制动装置有两种型式，即适用840 mm轮径的BAB-2型集成制动装置以及DAB-1型集成制动装置。

1 集成制动装置在SQ6型凹底双层运输汽车专用车上的应用

1.1 SQ6型凹底双层运输汽车专用车(简称：SQ6双汽)上BAB-2型集成制动装置应用

(1) 基本构造

表1 压缩式闸瓦间隙调整器的主要性能参数和尺寸

BAB-2型制动装置选用的203 mm(8″)规格的制动缸以及YST-280型压缩式闸瓦间隙调整器[4]。

(2) BAB-2型集成制动装置制动传动原理

120-1阀将副风缸的风通入位于转向架的制动缸，使制动缸的压力增大，压力作用制动缸推杆，通过制动缸推杆将压力转化为推力，从而作用于前制动杠杆，通过闸瓦间隙调整器的作用将力传递到后制动杠杆上，进而推动制动梁将闸瓦推到车轮踏面，从而实现制动。

(3) 制动缓解指示判断

列车试验主要检查制动系统制动、缓解作用是否正常。观察制动缸行程指示器(三角旗)与行程范围指示牌相对位置。活塞行程指示器(三角旗)的长竖直边在活塞行程范围方形显示框范围内为合格,否则为不合格；缓解指示孔起始边为缓解到位指示。检查人员通过转向架侧架三角孔，在车辆两侧均可进行活塞行程检查。见图1[2]。

图1 活塞行程指示器

1.2 SQ6双汽DAB-1型集成制动装置

(1) 基本构造

DAB-1型集成制动装置主要结构有制动梁、制动缸、压缩式闸瓦间隙调整器，制动杠杆等部分。DAB-1型集成制动装置的制动缸可分为带有手制动(图2)和不带有手制动的(图3)，二者之间的主要区别是有无手制动杠杆[5]。单元制动缸的主要性能参数见表2单元制动缸的主要性能参数[6]。

1-手制动杠杆；2-闸调器；3-制动缸；4-推铁。图2 带手制动的单元制动缸

1-闸调器；2-制动缸。图3 不带手制动的单元制动缸

序号单元制动缸规格/mm×mm×mm制动缸活塞最大行程/mm制动缸活塞设定行程(空车位)/mm伸缩杆最大行程/mm最大允许压力值/kN15.4×178×12016080±1029.513026.3×178×12016080±1025.513037.2×178×120200100±1028.013048.2×178×120200100±1024.513059.2×178×120200110±1024.0130

DAB-1型集成制动装置选用的单元制动缸规格号为5.4×178×120。

(2) DAB-1型集成制动装置制动传动原理

120-1阀将副风缸的风通入位于转向架的制动缸，使制动缸的压力增大，通过制动缸推杆将压力转化为推力，从而作用于闸瓦间隙调整器，通过闸瓦间隙调整器的作用传递到制动梁上，进而推动制动梁将闸瓦推到车轮踏面，从而实现制动。

(3) 制动缓解指示判断

向制动缸内充入压缩空气，观察闸瓦贴靠车轮情况。缓解后，外套筒上的黄色行程指示器尾端应在伸缩杆上的白色缓解标志环带(第1道凸环，从伸缩杆端部起算)内，空车制动位，外套筒上的黄色行程指示器尾端应在伸缩杆上的绿色行程标志环带(第2道凸环)内;缓解位，黄色行程指示器的尾端应在伸缩杆上的白色缓解标志环带(第1道凸环)内，见图4。通俗的讲检查制动缓解时，缓解指示牌在制动位置为红线和黄线之间，缓解位置为白线上[5]。

1.3 SQ6双汽装用集成制动特点

SQ6双汽虽然车体较长，换长系数达到了2.4，但作为能拉运双层汽车的铁路特种车，车体底架凹底且大部分都装有防火板夹层，整车制动系统布局的局限性仍是很大，采用传统制动杠杆推拉式的制动型式需要在底架布局两套制动缸和闸调器，制动杠杆传递方面也增加了曲拐组成，传递效率受到的影响较大。传统的制动杠杆推拉式虽然可以满足SQ6双汽的各项性能指标，但其结构复杂，占用空间较大。位于两端的闸瓦间隙调整器在调节超过230mm便经常出现死点，制动杠杆托架，制动杠杆支点吊座焊接要求极高，在现车生产过程中，需要反复的调整，难以保证制动杠杆水平，在闸瓦间隙调整器的重力及拉力推力作用下，制动力不均匀，制动杠杆和曲拐也就易出现抗磨现象。在生产过程中，一旦底架附属件出现误差累计以及焊接变形等因素会发生制动杠杆抗磨现象，影响制动效果。在制动位，制动缸推杆，闸调器，制动杠杆支点端需保持水平，现实中这一点频频发生问题，返工率较高。空间狭小，也增加制动组装者操作的困难。采用集成制动却可以解决这些问题，而且制动传递效率较高，结构紧凑，在一定程度上减少了车体自重，结构简单，可操作性强，灵敏度高，适应性也较强，制造成本低，经济效益高。

图4 制动缓解过程图

(1)采用传统制动杠杆推拉式制动装置时，在进行闸瓦压力试验。

①空车常用状态下得到闸瓦压力K总=88.7 kN，制动缸压力pz=354.1 kPa,自重38.6 t。制动缸直径dz=203 mm，

(1)

(2)

(2) 当采用BAB-2型集成制动装置时。

①空车常用状态下得到闸瓦压力K总=78.2 kN，自重38.3 t，制动缸压力pz=361.7 kPa,制动倍率rz=4.6×2=9.2，制动缸直径dz=203。

106=0.73

② 空车紧急状态下得到闸瓦压力K总=85.6 kN，制动缸压力pz=373.3 kPa,

106=0.77

(3)当采用DAB-1型集成制动装置时，在进行闸瓦压力试验。

①空车常用状态下得到闸瓦压力K总=81.4 kN，制动缸压力pz=351.5 kPa, 自重38.3 t制动倍率rz=6.6×2=13.2制动缸直径dz=178 mm。

106=0.71

② 空车紧急状态下得到闸瓦压力K总=89.6 kN，制动缸压力pz=361.7 kPa,

106=0.75

空走时间和空走距离计算

制动距离：SZ=Sk+Se

(3)[7]

式中Sk为空走距离，m；Se为有效制动距离，m；

Sk=v0·tk/3.6

(4)[7]

式中v0=120km/h；tk为空走时间；tk=(1.6+0.065n)(1-0.028ij)，机车牵引编组数n=29，加算坡道千分数ij取-5；tk=(1.6+0.065×29)(1+0.028×5)=3.9729

Sk=v0·tk/3.6=120×3.9729÷3.6

=132.43(m)

(5)[7]

(6)[7]

式中速度间隔的初速度v1=120 km/h；和末速度v2=0 km/h;βh在紧急制动时取1；φh为换算摩擦系数，对于高摩合成闸瓦

(7)[7]

式中K为每块闸瓦压力，kN；v为列车运行速度，km/h。

ω0=2.23+0.005 3v+0.000 675v2

式中v为运行速度，60 km/h；

ω0= 2.23+0.005 3×120+0.000 675×

602=4.978

(8)

1 088.1(m)

1 034.1(m)

Sz2=Sk2+Se2=132.3+1 088.1=

1 220.4(m)<1 400(m)，满足要求

Sz1=Sk1+Se1=132.3+1 034.1=

1 166.4(m)<1 400(m)，满足要求

通过计算，我们可以看出传递效率有明显的提升,集成制动传递效率也明显提高。而且有效制动距离小于理论值，制动力满足刹车条件且不会滑行,停车安全可靠。

1.4 生产的过程控制

1.4.1制动缸压力问题

集成制动本身已是成熟的产品设计，但对于SQ6双汽是首次，在生产过程中暴露了一些问题。在试制生产过程中，在紧急制动时制动缸缸压超出理论范围350～380 kPa，压力过大使闸瓦压力过大，容易造成滑行。为此增大了接到制动缸的管路容积，在有限的长度范围内，采用的更换管路的规格。采用变径接头将DN20支管转换成DN32主管，这样就增加了制动管路的容积，从而使制动缸压力保持在有效范围内。

1.4.2管路布局问题

SQ6双汽允许的最小曲率半径为145 m，由于车辆较长、自重较大，在通过小于145 m曲率半径时确实会发生制动管路与车轮踏面相接触摩擦的现象，当然这也跟通过弯道的速度有关，为此在与车轮轮饼相近的两侧DN20支管进行了更改，向车体中心即远离轮饼端移动15 mm，这样避免极端情况的出现造成列车突然制动的现象，保证行车安全。

BAB-2型集成制动装置与DAB-1型集成制动装置在制动管路布局中除了与转向架上集成制动制动缸连接的管路不同外(BAB-2型比DAB-1型多了一种管路)还有一种DN15管路不同，在更换集成制动转向架时，二者并不通用，采用BAB-2型集成制动的车体落在DAB-1型集成制动的车体上会发现该DN15管路很大几率在重车位时与转向架发生干涉，影响行车安全。将该种管路改成了DAB-1型的集成制动形式，安全可靠，互换性强。

1.4.3缓解指示问题

SQ6双汽装用集成制动的闸瓦离车轮踏面距离间隙小，在装用BAB-2型集成制动装置生产过程中，闸瓦没有离开车轮时用工具推动制动梁或闸瓦便可以轻松离开车轮踏面，这种情况是假抱紧状态，不影响制动缓解性能。

另一种行程缓解指示牌发现其在缓解时并没有回到指定位置，闸调器没有恢复其调整长度。经过分析我们得出造成制动缓解不良的主要问题有以下两点。1、组装问题，制动杠杆抗磨。在单车试验过程中需要对闸调器进行性能试验即闸瓦间隙增大减小试验，通过试验，闸调器调节作用良好。所以引发的问题关键在于转向架上的集成制动组装，为此对制动缸后支点的杠杆进行打磨处理，使其与制动缸配合间隙增大，我们发现制动缸缓解到位，制动缓解作用良好，为此在后续生产过程中，经与主导厂进行沟通，进行了配合尺寸的更改，效果良好；2、闸瓦间隙调整器本身的质量问题。有些闸调器在做闸瓦间隙增大减小试验时，作用不良。因此对闸调器进行了独自的性能试验，在整体试验和分部试验时均发生不合格现象。

在装用DAB-1型集成制动装置的SQ6双汽生产过程中也出现制动缓解不良现象，其原因：(1)组装问题，在组装制动缸和闸瓦间隙调整器时缓解指示牌没有水平，组装角度有问题；(2)闸瓦间隙调整器本身的复位点没有控制住，制动缓解指示牌没有到达指定位置；手制动杠杆不水平导致手制动机制动时出现链蹄环抗滑轮座，在图纸中只有手制动杠杆的水平尺寸而无垂直定位尺寸。经过多台车的测量，我们发现影响因素为闸调器的角度问题，只保证了水平距离而没保证垂直距离。通过与主导厂沟通确定了手制动拉杆的垂直距离，杜绝了类似问题。

2 前景应用及改进意见

采用集成制动装置解决了传统制动杠杆推拉式制动效率低以及有些车型结构空间的限制。集成制动装置利用平行四边形原理，比传统的制动装置提高了制动力，能够最低限度的减少自重，其结构简单，效率高，而且灵敏，能有效的减少车轮和闸瓦的磨耗，经济效果明显，在试运过程中并无大事故的发生，可靠性良好[8]。个人认为，SQ6双汽装用集成制动在40 dm3风缸组成

采用型式过于复杂，就以往经验而言，并没有必要增加鞍座组成的防吊脱形式，40 dm3风缸可以采用常用吊装的方式即可，而且利用密封胶涂抹起到缓冲作用的方法过于费力，橡胶垫就可以代替密封胶而且操作方便，省力。管路较长，不方便操作者组装，需更优化的布局。总的来说集成制动装置的前景还是乐观的，值得推广。

[1] 白文虽.货车集成式基础制动装置的研究[D].成都：西南交通大学,2011.

[2] 中国铁路总司.TJ/CL459-2016 BAB型转向架集成制动装置技术条件[S].

[3] 中国铁路总司.TJ/CL460-2016 BAB型转向架集成制动装置制动缸技术条件[S].

[4] 中国铁路总司.TJ/CL461-2016 压缩式闸瓦间隙调整器技术条件[S].

[5] 中国铁路总司.TJ/CL463-2016 DAB型转向架集成制动装置技术条件[S].

[6] 中国铁路总司.TJ/CL464-2016 DAB型单元制动缸技术条件[S].

[7] 张中央.列车牵引计算[M].北京：中国铁道出版社，2006.

[8] 马崇年.NYAB公司TMB-60型铁路货车制动装置[J].国外铁道车辆.20014(5):45.