国内外铁路货车制动技术发展

衣美玲

(辽宁铁道职业技术学院，辽宁 锦州 121000)

铁路货车随经济发展而不断向高速、重载发展，制动系统已经成为运行速度和装载能力进一步提高的关键制约因素。目前，国外货车制动系统主要有适应重载运输的AAR体系，代表国家有美国、加拿大和澳大利亚等；适应快捷运输的UIC体系，相比AAR体系，我国货车制动系统有诸多相似之处。

1 符合AAR标准的货车制动系统

北美货车制动系统经历了由K型阀→AB阀→ABD阀→ABDW阀→ABDX阀数代的变迁，最终形成了以AB系列控制阀为基本平台，以ABDX型控制阀为代表的北美货车制动系统，其主要特点如下。

1.1 控制阀具有多种适应长大列车的性能

ABDX控制阀属于二压力控制阀，具备制动、缓解和保压等功能，通过列车管与副风缸间压差实现。该控制阀具有多种适应长大列车的性能，主要有局部减压、紧急放风、紧急增压、常用制动加速和加速缓解等作用，促进了列车的制动、缓解性能，增大了列车的制动、缓解波速，减少列车的纵向冲动。

从目前发展来看，就以压缩空气作为制动信号传递介质的自动空气制动机而言，受其本身物理特性限制，以美国为代表的现代货车空气制动机的性能已达到很高的技术水平，进一步提高性能的可能性不大。因此，自20世纪90年代以来，美国致力于开发电控空气制动机(ECP)，经过二十年的发展，ECP技术已在美国、加拿大、南非和澳大利亚等国重载运输列车上广泛应用，特别是近年来在澳大利亚矿石车上大量应用。ECP制动机具备列车操纵性能好，列车纵向冲动小，制动距离短，节能环保等优点。

1.2 自动调整的空重车调整装置

AAR体系的空重车调整装置大部分为两级自动调整，代表产品有ELX-B和EL-60等，该类空重车调整装置测重调压功能集成，通过检测车辆枕簧挠度变化，作为判定车辆装载状态的依据。在空车位时，空重车调整装置通过对制动缸限压并将制动缸压缩空气分流，来降低空车位的压力。

1.3 单元制动装置

常规铁路货车将制动缸安装在车体上，而20世纪50年代曾出现制动缸固定在转向架上基础制动装置上的结构。近年来，又出现了最新型的TMX(见图1)和TMB60单元制动装置。制动缸直接安装在转向架制动梁上的结构中，车体与转向架间仅通过一根风管相连，结构简单，提升了传动效率和可靠性。更能适应例如关节车、漏斗车等专用车辆的特殊结构技术条件。

图1 TMX单元制动装置

2 我国铁路货车制动系统

我国货车制动技术同样经历了从仿制、改造到自主研制的发展历程。建国初期以K1、K2、GK型制动机为代表，到20世纪70年代研制出103型分配阀。到了20世纪90年代，新一代120型空气控制阀成功研制，能够适应重载运输的发展需求，经过不断运用改善，成为主型制动系统。

2.1 120型、120-1型空气控制阀

120型空气制动机1以103型空气制动机为基础研制，能够适应万吨列车的技术要求，特别是增加了快速缓解作用和压力保持操纵的功能。与美国AB系列阀均属于有金属滑阀的二压力直接作用式阀，目前，该阀性能指标达到国外先进水平。

为实现单独抑或与ECP、Locotrol配套使用均能适应重载运输要求，120阀改进设计增添一些常用加速制动功能，定型为120-1型空气控制阀，显著降低了纵向冲动载荷，常用制动距离明显缩短。

2.2 空重车自动调整装置

空重车自动调整装置可根据车辆装载重量的变化动态地调整闸瓦(闸片)压力，以合理调控空重车制动率。使重车工况制动力足够，制动距离满足要求；空车工况制动力不会过大而导致车轮抱死，引起车轮踏面擦伤故障。

国内空重车调整装置最早是与GK型三通阀配套的手动两级空重车调整装置，主要由安全阀和降压风缸组成，之后演变为集成在103阀均衡部之上的手动两级空重车调整装置。然而手动调整空重车调整装置易漏调、误调，导致制动力空车高或重车不足的现象。

手动调整空重车调整装置显著缺点难以克服。经过改进设计，400B型无级空重车调整装置面世，可实现无级自动调整，之后发展到现阶段的KZW系列。KZW系列由X-A限压阀1与C-A传感阀1两部分组成，也采用降压缸分流分压的方法调整空重车压力，分流方式为下游分流，配17L降压风缸，传感阀行程有21mm和27mm两种，以适应不同挠度差的转向架。

2.3 闸调器

闸瓦间隙自动调整器可自动调整车轮和闸瓦两者之间的间隙大小，确保制动缸活塞推出行程在合适范围，实现制动缸压力不会因为轮瓦磨耗后间隙变化而显著改变。制动缸活塞行程过短则制动缸压力太高，抱死车轮引起擦伤；行程过长则制动缸压力过低，制动距离过长而不能保证安全运行。过去，闸瓦间隙通过人工调整，成本高。原J型单向闸调器仅能在轮瓦间隙过大，制动缸活塞行程过长时自动调整。因此，20世纪70年代后期展开了双向闸瓦间隙自动调整器的研制开发。

1980年成功研制货车新式闸调器，定型为ST1—600型。初期采用推杆式的安装方式，但使用过程中发现，当传动比超过1时推杆弯曲变形大，后改为杠杆式。之后闸调器安装在制动梁中拉杆处，经改进设计，减轻了重量，缩小调整量为250mm，1988年批量装车运用，改型为ST2—250型，已成为主型闸调器。

2.4 制动缸的应用与发展

制动缸从普通制动缸发展到密封式制动缸，之后又演变为旋压密封制动缸。原有的普通制动缸其前端没有防尘装置，容易吸入灰尘，易磨损制动缸的内侧壁和皮碗，造成制动缸的漏泄而不能保压，缩短了制动缸和皮碗的寿命。其后经过改进，在制动缸前端加装防尘装置，有效地防止灰尘、杂物的进入，大幅度提高了制动缸的密封性能和使用寿命。2002年9月，新型旋压密封制动缸通过评审，其后盖与缸体碾制成一体，前盖用钢板压制，提高了气密性，在前盖处设滤尘套，使吸入的压缩空气保持清洁。相比铸铁活塞，其互换性好、重量更轻、气密性好、皮碗使用寿命长。现阶段，新造车已全部采用旋压密封制动缸。

2.5 脱轨自动制动阀的应用

2005年，脱轨自动制动阀通过审查，其主要作用是保证在车辆发生脱轨时，脱轨制动阀的阀杆被拉断，迅速排出列车管内压力空气，使整个制动系统发生紧急制动作用，迅速停车，减小脱轨车辆对线路的破坏等。现已批量应用，保障了运输安全。

2.6 人力制动机的应用与发展

人力制动机以人力为原动力，通过手轮转向和旋转力大小来控制，然而限于制动力小、动作不及时、不能司机操纵等缺点，很快被非人力的制动机取代。但在调车作业、车站停放或主要制动机出现故障时，人力制动机仍然是一个简单有效的救急制动手段。

货车人力制动机主要有手制动机和脚制动机，但手制动机为主流。手制动机主要有链条式手制动机，多在老式货车上装用。另外一种是折叠式链条手制动机，多用于平车、砂石车装用，但动作太慢。此外是棘轮式的手制动机，以FSW型和NSW型手制动机为典型，具有阶段缓解和快速缓解作用，制动力大，作用性能好，结构合理，因是卧式手轮，不易碰弯，目前新造货车广泛装用NSW型。

3 结论与展望

近年来，我国货车装备技术不断提升。空气控制阀、空重车自动调整装置、闸调器的性能已达到国际先进水平，完全可以满足高速、重载的需要。但仍存在明显不足，如120阀的橡胶件、润滑油脂、零部件防腐等方面的不足，缩短了检修周期，难以保证可靠性。因此，需要继续利用新技术、新材料、新工艺、新装备来保证和提高我国制动技术的发展。

着眼铁路货车未来的发展，ECP技术是主要方向，通过计算机网络控制，通信等先进技术的创新设计为操控平台，可实现目前空气制动系统难以实现的工作状态信息监控和实时反馈。