张龙 翟凤宇
摘 要：本文介绍了一种基于103E阀地铁轨道平台车空气制动系统的设计，并对闸瓦压力进行了验证，结果符合相关标准。
关键词：空气制动 103E阀 轨道平台车
Development of Air Braking System for Metro Rail Platform Car
Zhang Long，Zhai Fengyu
Abstract：This article introduces the design of an air brake system based on 103E valve subway rail platform car， and verifies the brake shoe pressure. The results meet the relevant standards.
Key words：air brake， 103E valve， rail platform car
公司签订了地铁工程车采购合同，包括三种车型轨道平板车、平板吊车、轨道平台车。三种车型的空气制动系统略有不同，均采用103E控制阀，本文主要介绍轨道平台车的制动系统。
1 车辆结构
1.1 车辆基本结构
轨道平台车由底架组成、钩缓组成、风制动装置、手制动装置等组成，底架长宽为13000mm×2560mm，车辆定距9200mm，最高时速80km/h，自重23吨，载重30吨。
1.2 设计依据
设计时，闸瓦摩擦力不得大于轮轨间的粘着力，以避免制动后闸瓦抱死车轮在钢轨上滑行;其次考虑紧急制动时的制动距离不超过规定的制动距离[1]。轨道平台车设计要求为：列车以80km/h的速度施行紧急制动时制动距离不超过400m且不发生滑行。
1.3 验证依据
目前，货车定型之前都未开展列车紧急制动距离试验，但需要依据铁路货车静态闸瓦压力试验技术条件进行静态闸瓦压力试验[2]。在已开行定型的各种新编组列车前，均需进行验证试验，历次验证试验中，紧急制动距离试验结果均符合相关规定[3]。因此，通过检查制动率（单位车重的闸瓦压力）可以验证列车能否在规定的紧急制动距离内停车，无需再进行制动距离试验。
2 设计参数的确定
2.1 已知设计参数
转向架为斜立中拉杆式的结构，杠杆在车体的一位侧倾斜，转向架采用带利诺尔减震器的焊接构架式转向架，自重3.6吨，单侧闸瓦制动，采用低摩合成闸，制动倍率为6.7，如图1所示。
平台车采用用户要求的103E型货车空气分配阀，60L副风缸、11L工作风缸、10寸制动缸，空车制动缸压力为190kpa，重车制动缸压为360kpa。
2.2 制动装置的设计输入
制动装置的设计输入参数汇总如表1：
2.3 制动装置的设计
假设车辆为匀减速制动，根据牵规[1]中的要求：
（1）
式中：
k——车辆每块闸瓦的实算闸瓦压力（kN）
nk——全车闸瓦数量（8）
pk——制动缸空气压力（Kpa）
dk——制动缸直径（d=254mm）
η——基础制动装置计算传动效率
Υ——車辆制动倍率
车辆制动率θ=≤ （2）
式中：
Σk——全车闸瓦总压力（kN）
Q——车辆重量（自重+载重）（kN）
μb——轮轨粘着系数
——闸瓦磨擦系数
新型低摩合成闸瓦瞬时摩擦系数
=0.25×·+0.0006（100—V0）
湿轨粘着系数μb
μb=0.0405+13.55/（V+120） （4）
货车运行基本阻力ω0″：
重车工况：
ω0″=0.92+0.0048V+0.0001251V2 （5）
空车工况：
ω0″=2.23+0.0053V+0.000675V2 （6）
式中：
V——车辆制动过程中不断变化着的速度（km/h）
紧急制动距离计算公式：
Sb=Sk+Se（7）
Sk=（8）
Se=Σ（9）
式中：
Se——有效制动距离（m）
Sb——实际制动距离（m）
Sk——空走距离（m）
V0——制动初速（km/h）
tk——空走时间（s）
ω0d——列车单位基本阻力（kg/T），对单个车辆取ω0d=ω0″
ij——制动地点的加算坡度值，平直道ij=0
tk=（1.6+0.065n）（1-0.028ij）（10）
式中：
n——列车编组辆数，取n=2
单辆：tk=1.73（s）
空车工况：
总的制动有效距离Se=ΣΔS=287.43m
tk=（1.6+0.065n）（1-0.028ij）=1.6+0.065x60=5.5
制动距离Sz=Sk+Se=90x5.5/3.6+387.43 =324.93<400m。
重车工况：
总的制动有效距离Se=ΣΔS=281.02m
tk=（1.6+0.065n）（1-0.028ij）=1.6+0.065x20=2.9
制动距离Sz=Sk+Se=90x5.5/3.6+481.02
=345.46<400m。
空车工况：θ=0.237<μb/=0.411
由计算结果可知，空车、重车均该制动系统均满足紧急制动距离的要求。
3 闸瓦压力试验验证
车辆落成后，为检查静态闸瓦压力验证车辆制动率是否满足在规定紧急制动距离内停车的要求进行了闸瓦压力试验。试验按照铁路货车压力试验技术条件进行，重车位时实测制动缸压力为369kp，空车时实测制动缸压力为189kpa，表2为闸瓦试验结果。
根据计算结果可知，空车时单块闸瓦压力与全车闸瓦压力的平均值偏差在0.1%-11.2%之间，重车时单块闸瓦压力与全车闸瓦压力的平均值偏差在0.1%-14.5%之间，只有2位闸误差偏大，符合静态闸瓦压力试验技术条件中关于闸瓦压力偏差“通用货车应不大于±%12.5，允许有一块闸瓦压力值超过该值”的规定[2]。
该空气制动系统实测闸瓦压均值空车误差为1.2%，重车为2.5%，考虑是重车位传动效率（0.9）的选取过大所致，传动效率应考虑车辆运行状态较静止状态有所提高选取合理的数值[5]，计算时重车工况取0.85，误差为1.2%，较为合理。通过分析试验结果证明该空气制动系统的设计方案是可行的，该车已经投入运营，运用状态良好。
参考文献：
[1]TB/T1407-1998，列车牵引计算规程[S].
[2]TJ/CL076-2004，《铁路货车静态闸瓦压力试验技术（试行）》[S].
[3]高俊莉，雷青平，刘春雨，解读GB/T5600-2018《铁道货车通用技术条件》铁道技术监督[M].2018.47（10）：5-10.
[4]TB/T1492-2017，铁道车辆制动机单车试验[S].
[5]运装货车[2006]179号70t级铁路货车制动装置技术条件.
