动车组用增粘装置应用研究

张永生

摘  要：文章以动车组增粘装置应用情况为切入点，对各种增粘措施对比分析，提出了各种增粘措施的优缺点，提出了动车组宜采用的增粘措施建议，提出了动车组撒砂配置原则。并从运用调查、撒砂量计算情况方面对撒砂量需求进行了调查分析，提出了动车组砂箱容量设置建议观点。为动车组设计制造时，增粘装置的选型配置提供参考。

关键词：轮轨粘着;增粘;踏面清扫装置;陶瓷粒子;撒砂装置

1、引言

为改善动车组制动过程中轮轨粘着情况，国内外动车组均设增粘装置，主要有：设踏面清扫装置、陶瓷粒子喷射装置、撒砂装置等。各种增粘方式均能够起到一定的增粘效果，但是存在优劣。通过国动车组采用的增粘方式对比分析及运用调查情况，提出了动车组增粘装置选型配置建议。

2、国内外增粘装置应用情况

2.1日本新干线500系、700系、800系、E5采用踏面清扫及喷洒陶瓷粒子方式，每轴设踏面清扫装置。500系（16编组）及E5（10辆编组）共4个车设喷洒陶瓷粒子喷射装置，其他仅头车设置。

2.2欧洲增粘方式多采用撒砂装置。

2.3国内应用情况

2.3.1 CRH2、CRH380A/AL系列动车组

1）采用优先采用踏面清扫装置及增粘控制，每轴设置踏面清扫装置，自动动作，条件如下：

• CRH2A/B/E、CRH2C一阶段型动车组：在30km/h以上且有制动指令、或者检测空转（只适用于M车）、或者检测滑行时，踏面清扫电磁阀持续动作。
• CRH2C二阶段、CRH380A/AL型动车组：在30km/h以上且有制动指令、或者检测空转（只适用于M车）、或者檢测滑行时、踏面清扫电磁阀间歇动作。
• ）设置撒砂装置作为辅助增粘措施，设手动撒砂及自动撒砂方式。

2.3.2 其他车型动车组

采用撒砂装置进行增粘控制，采用手动撒砂或自动撒砂方式。

3、增粘效果对比分析

3.1 踏面清扫装置

可有效抑制踏面剥离、多边形磨耗，避免轮轨冲击过大，提升转向架结构可靠性;不受行车风、环境风影响，不污染环境;含有硬质合金粒子（氧化铝、氧化硅），在持续压紧踏面作用下，车轮踏面形成大量的微小凸起，破坏轮轨间水膜、油膜，有效提升粘着系数，实验室数据表明可提高轮轨粘着系数91.9%～126.6%，在国内外高铁列车上应用广泛。

3.2 陶瓷粒子喷射装置

硬度高，高速喷在轮、轨间，起到增粘效果，陶瓷粒子箱容积需求小（一般1L容量），目前国内无成熟制造企业，且国内无应用业绩。

3.3 撒砂装置

在轮轨有油粘着恶劣工况下，提高粘着效果显著;在国内外高铁列车上应用广泛。

易造成隧道中悬浮沙尘;撒砂过量时易阻塞道岔、妨碍轮轨信号传递;高速工况下撒砂增粘效果会减弱。

3.4线路试验情况

采用减摩液方式模拟轮轨粘着恶劣工况，进行不同工况线路防滑试验，测试制动距离，试验结果如见表1。

3.5 小结

踏面清扫装置更环保，但在轮轨粘着恶劣工况，撒砂装置增粘效果更明显。在制动过程中，可优先采用踏面清扫装置进行增粘，在轮轨粘着恶劣工况下，需采用撒砂装置进行增粘，保证行车安全。

4、撒砂布置浅析

考虑端部车辆轮轨粘着恶劣、电制优先、对称布置、以及既有动车组轴重限制等因素，选择撒砂装置布置车号。

轮轨粘着：头部车辆相对尾部粘着恶劣，建议布置在列车两端车厢;

牵引空转：考虑轮轨粘着恶劣时牵引空转，应考虑部分动车加装;

电制优先：考虑电制动优先，易出现滑行，应考虑部分动车加装;

对称布置：保证两端控车时，撒砂效果一致性;

轴重影响：选择轴重余量大的车辆设置。

以CRH380A、CRH380AL撒砂装置布置为例，CRH380A选择1、2、7、8车设置撒砂装置，每列设6套撒砂装置;CRH380AL选择1、2、7、10、15、16车设置，每列10套撒砂装置。

5、撒砂需求调查分析

5.1 运用调查

根据国内高铁G101次、G134次交路制动级位统计及波形显示，在降速过程中主要施加B1-B4级制动，在站停期间常施加B7级制动，基本不施加紧急制动EB，具体见图3、图4、图5、图6示例。

5.2 撒砂量计算情况

以CRH2、CRH380A/AL系列动车组为例，计算撒砂量需求。

进站用砂校核：以80km/h进站，施加7N级制动并一直撒砂，需撒0.333L/次。京沪高铁共22站，假定11站需撒砂，每砂箱需撒3.67L/天，若采用8L砂箱可满足2天运用需求。

紧急用砂校核：300km/h动车组：紧急制动减速至停车且一直撒砂，每次需撒砂1.144L;8L砂箱可满足7次紧急制动减速至停车操作;250km/h动车组：紧急制动减速至停车且一直撒砂，每次需撒砂0.815L;若采用8L砂箱可满足9次紧急制动减速至停车操作。

5.3 小结

在大级别制动过程，轮轨粘着情况不良时，动车组易发生严重滑行，这时需操作撒砂进行增粘。运用过程中，对撒砂需求量有限，在用户接受情况下，可适当考虑降低砂箱容量。

6、结语

踏面清扫装置环保，撒砂装置增粘效果明显，可优先采用踏面清扫装置进行增粘，撒砂装置作为辅助增粘措施，保证动车组制动距离，确保行车安全。撒砂布置时，考虑端部车辆轮轨粘着恶劣、电制优先、对称布置、以及轴重限制等因素。运用过程中，撒砂需求量有限，可根据实际情况，设置合适容量砂箱。

参考文献

[1]  裴顶峰，张国文，党佳，贺春江，惠风. 动车踏面清扫器研磨子的研制[J]. 中国铁道科学，2011，32（3）：142-144。