电空制动机采用电信号作为控制指令,动力源则采用压力空气。下面是我为大家推荐的浅谈电力机车制动机论文，欢迎浏览。
《 防止SS4改型电力机车非正常制动的对策 》
摘要：非正常制动在机车运用中时有发生，给 安全生产 带来了极大的隐患。本文阐述了一种防止电力机车非正常制动的报警装置，该装置在SS4改型电力机车上的使用，有效地减少了此类问题的发生，为机车的安全运用提供了有力的保障。
关键词：SS4改型电力机车;非正常制动;报警装置
中图分类号：F407.61
一 引言
机车非正常制动报警装置采用双语音报警盒，多传感器，重联设计。以单片机为核心，采用智能语音芯片，具有语音声光报警提示功能，适合各型内电机车，安装简便。可有效的防止因乘务员误操作、误打手制动、制动系统故障等因素，造成的机车动轮长时间制动，从而预防动轮弛缓或轮对擦伤故障的发生，保障了机车安全运行。
二 工作原理
机车非正常制动报警装置包括速度信号检测、第一转向架空气制动信号检测、第二转向架空气制动信号检测、手制动检测、单片机电路、语音报警、信息显示、数据设置、电源模块、重联输入输出、存储电路等部分。
机车非正常制动报警装置原理框图
1、速度信号检测
速度信号取自机车速度传感器，经隔离后进行整形，输出两路信号，一路为开关信号，表示机车有速度信号，另一路为脉冲信号，送入单片机电路，计算出机车制动后的走行距离。
2、制动信号检测
a. 采用压力开关检测机车空气制动信号。安装在制动风管上。当机车空气制动时，输出开关信号，送入逻辑判断电路。每台机车安装两个，任何一个动作，均表示机车处于制动状态。
b. 采用接近开关检测机车手制动信号，安装在带有手制动机位置的制动缸鞲鞴上，当机车手制动时，输出开关信号，送入逻辑判断电路。
3、单片机电路
单片机单元是报警器的核心。它一方面负责机车各项参数数据的设定和初始化，另一方面单片机电路会根据设定好的参数数据对速度信号脉冲进行计算，计算机车的制动距离，根据检测的制动信号，输出部位信号指示。当制动距离达到设定值时，输出制动距离信号。其报警逻辑为：
报警模式1=速度×制动
报警模式2=速度×制动×制动距离
即：机车运行中，当速度≥3Km/h时，如果机车制动，则语音提示三遍“机车制动”(报警模式1);当机车制动距离超过报警距离时，语音连续提示“注意，机车制动”(报警模式2)。
4、重联输入输出
重联输入输出负责监测重联信号的输入，并在有制动信号的情况下输出重联信号。
5、参数设置单元
该部分负责机车参数数据设置，分为三项：
a. 机车类型设置(电力机车或内燃机车);
b. 传感器类型设置(光电传感器或磁电传感器);
d. 报警距离设置(100M-900M)。
6、存储电路
负责存储设定好的机车各项参数，使报警装置在非使用状态下(断电)，可存储已设定好的参数，包括机车类型，传感器类型，制动报警距离。
7、显示电路
本设置采用数码管显示加LED显示电路，用于显示报警器工作状态、报警状态、制动信号状态和机车运行状态，在设置功能下显示参数设置的状态。
8、语音电路
负责报警器的语音报警，在设置状态下，语音提示当前的设置状态。
三 技术指标
1、电源
电源电压： DC 110V±30%
功率：10W
2、制动报警距离
距离计程分度：10 M
报警距离设定：100―900 M(可以100M为进制选择)
3、速度通道：
适用测速电机：可选择光电或磁电速度传感器(独立供电或并联供电)。
采样灵敏度： 300 mV AC
输入阻抗： >10 KΩ
4、闸缸制动传感器(压力开关)
工作电压： DC 15±2 V
动作压力：0.4±0.1 bar
5、停车制动缸传感器(接近开关)
工作电压： DC 15±2 V
动作距离：4±1 mm
6、绝缘电阻： >20 MΩ
7、报警模式：制动信号显示、语音提示、声光同时报警。
8、使用环境条件符合TB/T 3021-2001《机车电子装置》要求。
四 安装 方法
每台机车安装两套机车非正常制动报警装置，包括两个报警盒、2个压力开关传感器、2个接近开关传感器和连接电缆。
1、报警盒安装：
报警盒安装在司机室侧墙面上。通过P0(10芯电缆)和P1(5芯电缆)引入1号端子柜内的接线盒上，由接线盒引出线接到端子柜内。
2、接线盒安装：
将接线盒安装在一号端子柜右侧，用Φ4自攻螺丝固定;
3、压力开关的安装：
压力开关安装在机车制动柜202BP压力传感器
下方，将202BP拆下，安装转接座(SS4压力开关
三通)，202BP和压力开关安装到位。所有接头缠绕
密封胶带，安装时用力适当。 压力开关
4、接近开关的安装：
将机车处于缓解状态下，接近开关安装在右2轮的制动缸鞲鞴的一侧，用于监视鞲鞴动作判断机车上闸、缓解状态，同时监视机车手制动动作。
五 使用方法
1、接通电源，报警装置处于工作状态。报警器首先进行数据的初始化并提示开机提示音，之后显示电路工作。当机车静止时，可设置报警装置的各项参数，包括机车类型、传感器类型和制动报警距离。
2、当机车无制动时，数码管显示“0000”。当机车制动时，报警器上对应的“本节手制动”、“本节空气制动”、“后节手制动”“后节空气制动”指示灯亮，分别表示机车本节或后节制动。当报警装置重联使用时，有重联制动时，数码管显示“H000”。
3、机车运行中(速度≥3Km/h)，如果机车制动，语音提示三遍“机车制动”。
4、机车运行中，机车制动后，报警装置上“数码管”将显示制动走行距离，当机车制动距离超过报警距离时，报警装置开始语音连续报警“注意，机车制动”。此时如果机车停车或缓解，报警停止。
5、本报警装置，只对司机起报警作用，不参与机车控制。当出现报警时，乘务员应检查报警装置上对应的制动信号，检查前后节机车闸缸压力，及时排除故障处所。
6、当本装置故障后，可将报警装置上的插头拔下，即可切除。如果一节车报警装置故障，不影响另一节车工作。如果传感器故障，可以将接近开关防水插头(或压力开关接线)拔下，不影响另一传感器工作。
六 综述
机车非正常制动报警装置，通过压力开关和接近开关检测制动信号。不仅可以利用压力开关检测制动缸压力信号，判断机车空气制动;也可以利用接近开关采检测制动缸鞲鞴行程信号，判断机车手制动。机车非正常制动报警装置，只有在机车运行中超过了设定的制动距离的情况下才报警。对于停车制动和正常制动情况不报警，符合机车运用状态。
《 阿根廷机车制动系统的设计 》
【摘 要】本文介绍出口阿根廷机车的制动系统的组成、制动机主要部件、综合作用、主要参数等。
【关键词】阿根廷机车;制动系统;综合作用;26L
1 概述
阿根廷SDD7型内燃机车是我公司于2012年设计研发的一种双司机室内走廊的机车，它用于阿根廷圣马丁铁路线的客运牵引，该机车是以纯空气制动为主的制动系统，辅助动力制动及手制动。主要使用司机室内手动操作制动系统。
2 SDD7型内燃机车制动系统的组成
SDD7型内燃机车制动系统包括风源系统、空气制动系统、辅助用风系统、基础制动和手制动。
2.1风源系统
机车风源系统的主要作用是产生和储备具有一定压力的清洁压缩空气，它是机车上各种风动设备和制动机的动力。风源系统主要由空气压缩机(以下简称空压机)、散热器、空气干燥器、安全阀、止回阀、总风缸、空气压力调节器等组成。其主要任务是及时向机车及列车制动系统，机车撒砂系统、风喇叭和刮雨器系统、控制用风管路及 其它 辅助用风装置等提供足够的、符合压力规定和质量等级要求的压缩空气。现将各部件的用途简述如下：
(1)3CDCB A型 空压机。3CDCBA型空压机为空气制动系统提供压缩空气，它由柴油机经过传动机构来驱动. 空压机的工作主要由总风缸管路上装有的压力调节器自动调节，它将总风缸压力转换为电信号来控制空压机控制电磁阀的通断，从而实现空压机的加载和卸载。
(2)散热器。散热器装在空压机后，其作用是将压缩空气从空压机的出口温度冷却到不大于空气干燥器进口温度的最小值。
(3)止回阀。风源系统安装了两个止回阀，一个止回阀装在空压机和总风缸之间，防止总风缸压力空气倒流。另一个安装在第一总风缸与第二总风缸之间，阻止总风从第二总风缸倒流至第一总风缸。
(4)SJKG-C B型 干燥器。SJKG-CB型空气干燥器是一种双塔交替工作、无热再生的除湿装置，，此干燥器是根据本车中空压机的特殊情况，在原SJKG-C系列空气干燥器的基础上加再生风流量自动调节阀，再生风流量自动调节阀控制出气，并按照实时的流量信号控制再生风量的大小，使干燥剂再生，保持再生耗气率小于或等于18�。空气干燥器设在空压机组和总风缸之间，目的是为了确保制动系统的可靠性，去除空气中的油、水和灰尘等杂质，其过滤精度位5μm。
(5)总风缸：根据整个空气管路系统的用风要求，本机车设有两个容积均为500L的总风缸，用来储存压缩空气。两个总风缸都带有排水阀。
(6)高压安全阀。高压安全阀装在两个总风缸之间，其作用是防止总风压力超过规定值(950±20)kPa，关闭动作值不低于850 kPa。
2.2空气制动系统的主要部件
空气制动系统由26-L型制动机、管路附件等组成。该系统符合AAR RP-505-2001相关标准的要求，具有机车制动重联、断钩保护、紧急安全控制、电阻制动和空气制动连锁等功能。26-L型制动机的主要部件分三部分：
(1)基础制动部分： 30-CDW空气制动阀、30-CW模块、26F控制阀和J-1继动阀。
操纵30-CDW空气制动阀，通过30-CW模块由总风给列车管充、排气，26F控制阀受列车管空气压力的变化和单独缓解和作用管充、排气的控制，使J-1中继阀控制机车制动缸的充气和排气，使机车得到制动和缓解。
(2)紧急制动部分：紧急制动阀和A-1充气遮断控制阀。
紧急制动阀安装在主操纵台一侧的地板上，用于紧急情况下实施制动。
A-1充气遮断控制阀是列车断钩分离时的保护装置。当列车分离或其他非自阀的原因，使列车发生紧急制动时，此阀能实现以下特性：
1)切断列车管充气、保证总风缸的风不被排到大气，不因此浪费系统的空气压力。
2)自动撒砂：在紧急制动作用过程中，能对车轮即刻实施撒砂辅助制动作用。
3)切断动力：保证切除牵引电机的动力。这可以减少列车拉断的可能。
4)电阻制动切断：通过切断电阻制动，使系统仅处于紧急制动。一旦紧急制动作用启动将不能停止。
(3)重联部分：MU-2A阀和F-1选择阀。F-1选择阀受MU-2-A阀的控制，实现机车的重联功能。
2.3 26L空气制动机的综合作用
26L空气制动机的综合作用是通过操纵自动制动阀和单独制动阀，使制动机各部件产生动作，从而使机车实现制动、缓解、紧急制动等功能。26L空气制动机的综合作用包括充气、自动制动、自动缓解、单独制动、单独缓解、紧急制动、断钩保护、电空制动连锁、紧急安装控制等。本文着重介绍断钩保护、电空制动连锁、紧急安装控制和紧急制动的缓解。
(1)断钩保护
断钩保护装置是在发生非自阀原因所造成的列车紧急制动(如紧急制动阀实施紧急制动，或由警惕装置、超速、断钩和其它装置发出惩罚紧急制动命令)时，列车管内的压力空气迅速排出，A-1充气遮断控制阀的作用鞲鞴处于紧急制动位，切断鞲鞴充入总风并上移，列车管遮断管充风，列车管充气通路被遮断，当列车管遮断管的空气压力达到设定值，动力切断开关断开，机车牵引动力和电阻制动自动切除并撒砂，以保证列车迅速停车。
(2)电空制动连锁
将自动制动阀手柄置紧急位或紧急制动阀实施紧急制动、或由警惕装置、超速、按紧急按钮、断钩和其它装置发出惩罚紧急制动命令后，当12号管的压力升到压力开关5KP的动作值约160kPa时，电阻制动或牵引动力自动卸载或加不上载并开始自动撒砂。 当制动缸压力达到(100±10 )kPa时，电阻制动卸载或加载无效。制动缸压力小于85kPa时，施行电阻制动有效。
将自动制动阀手柄移到制动区的任何位置后，机车施行电阻制动时，自动常用制动与电阻制动联锁电磁阀3YV得电，制动缸压力自动缓解，并降到0。机车施行电阻制动后，自动常用制动与电阻制动联锁电磁阀3YV得电，将自动制动阀手柄从缓解位移到制动区内的任何位置，制动缸压力均为0。当电阻制动切除以后，制动缸压力立刻由0升到自动制动阀手柄所在位置所对应的压力值。 (3)紧急安全控制
由警惕装置、超速、按紧急按钮和其它装置发出惩罚紧急制动命令后，当21号管的空气压力降到550kPa时，紧急安全控制空气压力调节器常开触头断开，紧急制动电磁阀失电，机车或列车实施空气紧急制动。如要缓解由紧急安全控制引起的紧急制动作用，需操作如下：将制动阀的选择阀手柄置OUT位，移自动制动阀手柄到紧急位，停留时间超过30s，移自动制动阀到手柄HO位或SUP位，直到状态显示屏上的紧急制动状态显示灯熄灭后，(大约30～60s)，(完成以上操作以后，21号管的压力逐步建立，直到升至690 kPa，紧急安全控制空气压力调节7KP重置)，移动动阀的选择阀手柄到FRT或PASS位，再将自动制动阀手柄移到缓解位，使机车或列车空气紧急制动缓解。
(4)紧急制动的缓解
由自动制动阀手柄、警惕装置、超速、按紧急制动按钮、断钩和其它装置发出惩罚的紧急制动作用的缓解，需将制动阀的选择阀手柄置OUT位，再将自动制动阀手柄移到紧急位，停留时间超过30s后，移自动制动阀手柄到HO位或SUP位，待状态显示屏上的紧急制动状态显示灯熄灭后，移制动阀的选择阀手柄到FRT或PASS位，再将自动制动阀手柄移到缓解位，当12号管的压力降到压力调节器5KP的释放值约80kPa时，电阻制动或牵引动力加载功能恢复并停止撒砂。
2.4 26L制动系统主要参数
26L制动系统主要参数如表1所示：
2.5 辅助用风系统
(1)解钩
本机车装有自动车钩，通过操作操纵台上的解钩按钮来控制解钩电磁阀的通断，从而控制解钩管的充、排风，实现自动车钩的解钩。
(2)撒砂系统
撒砂有自动和人为撒砂，人为撒砂由设在机车操纵台下的脚踏开关来控制。主台及副台分别都配有一个脚踏开关，当需要人为撒砂时，踏下脚踏开关，行驶方向的撒砂器撒砂。自动撒砂是由微机控制在紧急制动、机车空转或滑行时自动撒砂。
(3)风喇叭系统
风喇叭安装在司机室顶部，每端各装有1个高音喇叭和一个低音喇叭。由设在机车操纵台上的按钮开关及操纵台下的脚踏开关来控制。按下操纵台上的喇叭按钮或踏下脚踏开关，操纵端风喇叭电磁阀得电，风喇叭鸣响，并通过微机记录风喇叭工作状态。
(4)控制用风系统
控制用风系统主要是给电气系统空电开关等辅助用风装置提供符合压力和清洁度要求的压力空气。
2.6基础制动
每个转向架有3根轴，装有6个独立作用的单元制动器，其中中间轴采用可连接手制动装置的单元制动器。每个单元制动器装有2块闸瓦，方便更换，且有利于制动时的接触与散热。SDD7型内燃机车使用的是我公司自行研制的QB-11和QB-11S型单元制动器，其中，QB-11S型单元制动器能与手制动装置相连。该单元制动器利用不自锁梯形螺纹结构实现闸瓦间隙自动调整。
2.7 手制动
手制动装置是利用人力操纵产生制动作用的装置。用于在线路上机车的停放，防止溜逸。顺时针旋转手制动手轮实施机车制动，逆时针旋转手制动手轮实施机车缓解。手制动装置的能力能够保证在15‰的坡道上驻车。
3 机车线路考核
本SDD7型内燃机车已于2013年初运抵阿根廷，并陆续开展了机车的静态试验、线路上的动态试验和运用考核，在圣马丁线运用考核结果初步表明，该制动系统满足用户的使用要求。
参考文献：
[1]胡艾平.太行型内燃机车遥控电空制动系统[J].内燃机车，2010(438).
[2]夏寅荪.ND5型内燃机车[M].河北：中国铁道出版社，1988.
[3]智廉清. 关于26-L、JZ-7、DK-1等三种机车制动机的浅析[J].中国铁道科学，1985(02).
[4]戚墅堰机车车辆厂.东风11型内燃机车[M].北京.中国铁道出版社，1997.
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在内燃机车上的应用
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机车的基础制动装置，在制动缸加杠杆传动的装置中，每个论是单侧闸瓦，每个闸缸带动一套基础制动装置。
在使用制动单元机车上有双侧闸瓦的，但是没有外部的杠杆，依靠内部的活塞推动偰快作用，推动闸瓦产生制动力，每个制动单元是独立的，与其他制动单元没有机械联系（只是气路相通）。
如果你需要的是后者，那么可以对教科书这方面内容研究一下基本构造和作用原理，现场使用的数据只能网上搜了。
给个链接参考
铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗
摘要:阐述了铁道机车车辆轮轨摩擦磨损的现状;研究了内燃机车车轮、闸瓦和钢轨的消耗数
量及相应的维修费用;指出了采用适当的新技术之后,在节能降耗方面会产生显著的经济效益。
关键词:车轮;轮缘;钢轨;摩擦磨损;铁道机车车辆;节能;降耗
众所周知,铁路运输是基于轮轨相互作用产生
的黏着牵引力和黏着制动力以实现列车运行的,轮
轨间因摩擦磨损在铁路运输中消耗的能量和能源
很多,耗资也很大。
随着铁路运输向高速、重载发展,因摩擦磨损
所致的事故风险也在增加。轮轨接触面形成的各
种损伤,不但缩短了轮轨的使用寿命,在严重磨损
后还会导致轮对和钢轨失效,危及行车安全。在这
方面,即使在高速铁路成功应用的国家,也曾付出
过惨重代价。例如:1998年,由于轮轴的疲劳断裂
而导致德国ICE高速列车脱轨,造成101人死亡,
84人重伤,直接经济损失约2亿马克。
与此同时,合理利用资源,实行节能降耗,是我
国的一项基本战略决策。为了节约能源,降低铁路
运输成本和机车车辆的制造与修理费用,对机车车
辆轮轨的摩擦磨损状况,需引起高度的重视。应当
采取相应的技术措施,努力将这种磨损造成的损失
降低到最小程度,以达到降耗增效的目的。
1 铁路钢轨的磨耗
据铁路工务部门统计,我国铁路有20%~30%
的路段钢轨磨损率大于国外严重磨损率指标,有
60%的曲线段钢轨因波磨造成严重损伤。摩擦磨
损带来的损失很大。
1.1 钢轨损伤的形态
铁路轮轨作用关系复杂,钢轨磨耗损伤的形态
主要有钢轨的压溃、侧磨、波磨、剥离等,这些占钢
轨总损伤量的80%以上。随着铁路机车车辆的重
载与高速化,轮轨间的摩擦磨损也日趋严重,如钢
轨的压溃与波磨迅速增长,且发生较为普遍(参见
图1)。
1.2 钢轨的年消耗量
据资料记载:“十五”期间,我国铁路钢轨用材
每年基本维持在110万t左右,除新线建设之外,其
中用于既有线路大修和维修消耗的钢材约为70~
80万t/年。
据铁道部安检司调查,2003年因钢轨损伤而更
换所需的材料及人工费用约为50亿元。其中,因
钢轨压溃、侧磨、波磨等导致的损伤,占钢轨总损伤
量的80%以上,即40亿元左右。
2 机车车辆车轮的磨损
车轮是铁路机车车辆的重要走行部件。在列
车运行中,车轮滚动会使车轮踏面和轮缘发生磨
耗,而车轮在钢轨上滑动也会造成踏面损伤。
2.1 车轮损伤的形态
据失效分析统计,铁道机车车辆车轮损伤的主
要类型有轮缘磨耗、轮辋疲劳裂纹、热损伤、车轮踏
面剥离和崩裂等(参见表1和图2)。因磨耗造成车
轮部件失效的主要原因是轮轨接触应力集中、制动
热应力疲劳、累积塑性流动变形、夹杂物应力集中、
内部缺陷应力集中等。
2.2 车轮的消耗
目前,我国铁路机车、客车和货车约有500万
个车轮在运营中。这里所讲的车轮消耗,主要是指
磨损后车轮的维修和更换
以2006年为例,全路的机车、客车和货车就消
耗新轮63·1万只,平均以0·5万元/只计算,所需费
用约为31·55亿元。
在为完成中国工程院下达的“摩擦磨损与工程
应用咨询项目”时,笔者曾于2006年11月赴北京
铁路局丰台机务段进行过“铁路机车车辆关键零部
件摩擦磨损”的现场调研。从丰台机务段调查了解
到:以DF4型机车为例,由于车轮维修或全部更换,
该段平均每台机车每年所需人工费和材料费分别
为3·3万元和42·4万元,这尚不包括因修理或更换
时机车的停运损失。有关该段DF4型机车的旋轮
与换轮费用参见表2和表3;若按2005年全路机车
保有量17 500台推算,仅机车车轮的维修费用就近
5·8亿元。
2.3 制动闸瓦的消耗
在机车车辆制动系统的摩擦制动中,主要有踏
面闸瓦制动和盘形制动。我国目前除新造的提速
客车和厂修改造的25型客车采用盘形制动外,其
他的机车车辆都是采用踏面制动,这对车轮的磨耗
是比较严重的。铸铁闸瓦相比合成闸瓦,可以获得
较高的黏着系数且摩擦系数稳定,但是磨耗快,成
本较高。以丰台机务段DF4、DF4D型机车为例,在1
个大修期内,每台DF4型机车需更换闸瓦8次,
DF4D型机车需更换闸瓦10次。因此,每台机车的
换瓦费用分别为1·2万元和1·5万元。按该段现
有DF4型机车35台和DF4D型机车23台计算,这些
机车在1个大修期内换瓦的总费用为76·5万
3 降低轮轨磨耗的技术措施
我国《铁路节能技术政策》第11·1条指出:“应
注意抗磨减阻材料的推广使用。在全世界生产的
能量中,约有30%~40%的能量是消耗在与摩擦有
关的场合;我国与摩擦有关的能源消耗约占1/3 ~
1/2。任何减轻摩擦、降低磨损的措施,都会直接或
间接地节约能源。”
针对目前机车车辆轮轨摩擦磨损严重、修理费
用高的现象,如果进一步推广应用淬火钢轨、轨面
打磨、磨耗型车轮、径向转向架和安装轮轨润滑装
置等现有的成熟技术,不但可以明显改善轮轨摩擦
磨损的现状,而且可以节约能源和原材料,大大降
低消耗,取得显著的经济效益。
3.1 采用淬火钢轨与维护
钢轨波磨问题是轮轨相互作用过程中极其复
杂的系统问题,根据不同的线路或区段,合理地选
择钢轨,有助于预防钢轨的波磨。例如:淬火钢轨
就很少发生波磨,因为它有较高的强度和硬度。因
此,建议在轨道波磨区段采用屈服强度较高的钢
轨。此外,轨面打磨也是主要防护手段,轨面打磨
可减小车体的振动和车轮对钢轨冲击力所造成的
磨损。实践表明,它可延长波磨轨寿命50%以上。
从调查得知,若采用淬火钢轨、侧面涂油和适时的
钢轨打磨等技术,仅钢轨材料一项每年就可节约费
用20亿元左右,因减磨而节约的能耗费用也是很
大的。
3.2 采用磨耗型车轮踏面
车轮磨损失效的形式主要有踏面磨耗到限和
轮缘磨耗到限。铁道部对机车车辆车轮踏面的使
用与维修都有相应的标准,如《DF4型内燃机车段
修规程》第3·11·6·8条中规定:踏面磨耗深度不大
于7 mm;而采用轮缘高度为25 mm的磨耗型踏面
时,踏面磨耗深度不大于10 mm。磨耗达到或超过
这些标准,就会危及行车安全。
早期的车轮踏面为锥型踏面。锥型踏面在使
用初期磨损很快,当磨损到一定程度后,磨损速率
开始减缓,踏面形状趋于稳定。通过长期观察和试
验发现,如果在车轮踏面设计时就采用磨耗型的车
轮踏面廓形,可有效地减轻轮轨接触应力,迅速降
低轮轨磨耗,有效延长轮轨使用寿命。
四方车辆研究所在对北京、广州、济南等铁路
局的机车车轮外形轮廓实测的基础上,设计了小半
径曲线区段使用的JM磨耗型车轮踏面。长期的运
用结果表明,应用该外形设计后,与原锥型踏面车
轮相比,轮缘减磨可达30%~70%.一些铁路局根据各自所管辖线路的特点,也分
别研制了多种形式的车轮踏面。如上海铁路局研
发的ST系列磨耗型踏面,就取得了很好的减磨效
果(参见表5)。
表5 上海铁路局DF11型0072号机车车轮磨耗数据对比
由表5可知,采用ST-2型踏面后,机车每万公
里的轮缘磨耗率从0·304 mm降至0·190 mm,降低
了38%,车轮踏面剥离的故障也明显减少。
据有关资料分析:机车车辆若采用磨耗型车轮
踏面,每台机车每年可节约费用1·5万元。
3.3 采用径向转向架
传统的机车转向架,因传递牵引力和保证直线
上走行性能的需要,各轴基本上是被约束成相互平
行的。在通过曲线时,这种刚性定位的轮对与钢轨
之间会形成明显的冲角,从而使轮、轨都产生严重
的磨耗。曲线半径越小,磨耗越严重。为降低轮、
轨的磨耗,近年来国内外开展了机车径向转向架研
究,并取得了很好的效果。两种不同转向架通过曲
线时的运行示意图见图3。
再举几个例子,以说明装用径向转向架后轮缘
的磨耗情况。
戚墅堰机车有限公司生产的首台装用径向转
向架的DF8B型7001号机车,在上海铁路局进行的
线路运用考核结果表明:与同轴重、装有传统转向
架且带轮轨润滑装置的DF8B型机车相比,前者的轮
缘磨耗仅为16%。【下转第8页】
【上接第4页】
资阳机车有限公司对径向转向架机车与传统
转向架机车在曲线上的冲角也进行了对比测试。
测试结果表明:仅就径向转向架冲角减少的程度而
言,轮缘磨耗至少降低了45%。
大连机车车辆有限公司生产的DF4D型径向转
向架机车,在柳州至怀化区段的客、货运牵引数据
表明,与装用传统转向架相比,机车车轮的轮缘磨
耗下降了74%。
据有关资料分析:若采用径向转向架技术,每
台机车每年可节约费用5·8万元。
3.4 安装轮轨润滑装置
润滑对减磨起着十分重要的作用。我国《铁路
节能技术政策》第3·6条强调指出:“内燃机车和电
力机车要加装新型轮轨自动润滑装置,减少磨耗和
阻力,降低机车能耗。”
以丰台机务段为例,安装轮轨自动润滑装置取
得了较好的效果。该段有118台机车在安装了铁
道科学研究院研制的华宝2号轮轨润滑装置后,使
每台机车的旋轮公里数由10万km延长至18万
km,车轮寿命由30万km延长至80万km。
除机车因车轮寿命延长产生的巨大社会效益
和经济效益之外,每台机车每年可节省旋轮(或换
轮)费用1万元。丰台机务段的118台机车,每年
可直接节省旋轮(或换轮)费用118万元。按全路
17 500台机车推算,每年可直接节省旋轮(或换轮)
费用1·75亿元。其投入产出比为1∶20。事实说
明:通过安装轮轨自动润滑装置,对轮轨进行润滑
后,不但可以减缓轮缘的磨耗,而且经济效益十分
可观。
4 结语
综上所述,在铁路运输中,机车车辆轮轨的摩
擦磨损已成为相当严重的问题。大量的钢轨与车
轮磨损,不但增加了材料的消耗,提高了修理成本
而且降低了运输的效率,增加了能源的消耗。为此
提出以下建议。
(1)从设计、制造到运输、修理,所有与此相关
的人员,对机车车辆轮轨的摩擦磨损状况,都应当
高度重视,并采取相应的对策。
(2)对目前已被证实具有良好减磨效果的措
施,应进一步加大推广应用力度。例如:对钢轨进
行适当的热处理和打磨,开发新型闸瓦,扩大磨耗
型踏面车轮、径向转向架和轮轨润滑装置的装车应
用等。
(3)在今后的技术引进或产品自主创新的研
发中,应更加重视对产品的摩擦副及磨损件标准的
研究。与此同时,应寻求和开发更适应轮轨摩擦副
的新材料、新技术、新工艺,以延长关键摩擦磨损件
的使用寿命,进而达到节能、降耗和增效的目的。
铁道机车车辆轮轨的摩擦磨损与节能降耗 摘要:阐述了铁道机车车辆轮轨摩擦磨损的现状;研究了内燃机车车轮、闸瓦和钢轨的消耗数 量及相应的维修费用;指出了采用适当的新技术之后,在节能降耗方面会产生显著的经济效益。 关键词:车轮;轮缘;钢轨;摩擦磨损;铁道机车车辆;节能;降耗 众所周知,铁路运输是基于轮轨相互作用产生 的黏着牵引力和黏着制动力以实现列车运行的,轮 轨间因摩擦磨损在铁路运输中消耗的能量和能源 很多,耗资也很大。 随着铁路运输向高速、重载发展,因摩擦磨损 所致的事故风险也在增加。轮轨接触面形成的各 种损伤,不但缩短了轮轨的使用寿命,在严重磨损 后还会导致轮对和钢轨失效,危及行车安全。在这 方面,即使在高速铁路成功应用的国家,也曾付出 过惨重代价。例如:1998年,由于轮轴的疲劳断裂 而导致德国ICE高速列车脱轨,造成101人死亡, 84人重伤,直接经济损失约2亿马克。 与此同时,合理利用资源,实行节能降耗,是我 国的一项基本战略决策。为了节约能源,降低铁路 运输成本和机车车辆的制造与修理费用,对机车车 辆轮轨的摩擦磨损状况,需引起高度的重视。应当 采取相应的技术措施,努力将这种磨损造成的损失 降低到最小程度,以达到降耗增效的目的。 1 铁路钢轨的磨耗 据铁路工务部门统计,我国铁路有20%~30% 的路段钢轨磨损率大于国外严重磨损率指标,有 60%的曲线段钢轨因波磨造成严重损伤。摩擦磨 损带来的损失很大。 1.1 钢轨损伤的形态 铁路轮轨作用关系复杂,钢轨磨耗损伤的形态 主要有钢轨的压溃、侧磨、波磨、剥离等,这些占钢 轨总损伤量的80%以上。随着铁路机车车辆的重 载与高速化,轮轨间的摩擦磨损也日趋严重,如钢 轨的压溃与波磨迅速增长,且发生较为普遍(参见 图1)。 1.2 钢轨的年消耗量 据资料记载:“十五”期间,我国铁路钢轨用材 每年基本维持在110万t左右,除新线建设之外,其 中用于既有线路大修和维修消耗的钢材约为70~ 80万t/年。 据铁道部安检司调查,2003年因钢轨损伤而更 换所需的材料及人工费用约为50亿元。其中,因 钢轨压溃、侧磨、波磨等导致的损伤,占钢轨总损伤 量的80%以上,即40亿元左右。 2 机车车辆车轮的磨损 车轮是铁路机车车辆的重要走行部件。在列 车运行中,车轮滚动会使车轮踏面和轮缘发生磨 耗,而车轮在钢轨上滑动也会造成踏面损伤。 2.1 车轮损伤的形态 据失效分析统计,铁道机车车辆车轮损伤的主 要类型有轮缘磨耗、轮辋疲劳裂纹、热损伤、车轮踏 面剥离和崩裂等(参见表1和图2)。因磨耗造成车 轮部件失效的主要原因是轮轨接触应力集中、制动 热应力疲劳、累积塑性流动变形、夹杂物应力集中、 内部缺陷应力集中等。 2.2 车轮的消耗 目前,我国铁路机车、客车和货车约有500万 个车轮在运营中。这里所讲的车轮消耗,主要是指 磨损后车轮的维修和更换 以2006年为例,全路的机车、客车和货车就消 耗新轮63·1万只,平均以0·5万元/只计算,所需费 用约为31·55亿元。 在为完成中国工程院下达的“摩擦磨损与工程 应用咨询项目”时,笔者曾于2006年11月赴北京 铁路局丰台机务段进行过“铁路机车车辆关键零部 件摩擦磨损”的现场调研。从丰台机务段调查了解 到:以DF4型机车为例,由于车轮维修或全部更换, 该段平均每台机车每年所需人工费和材料费分别 为3·3万元和42·4万元,这尚不包括因修理或更换 时机车的停运损失。有关该段DF4型机车的旋轮 与换轮费用参见表2和表3;若按2005年全路机车 保有量17 500台推算,仅机车车轮的维修费用就近 5·8亿元。 2.3 制动闸瓦的消耗 在机车车辆制动系统的摩擦制动中,主要有踏 面闸瓦制动和盘形制动。我国目前除新造的提速 客车和厂修改造的25型客车采用盘形制动外,其 他的机车车辆都是采用踏面制动,这对车轮的磨耗 是比较严重的。铸铁闸瓦相比合成闸瓦,可以获得 较高的黏着系数且摩擦系数稳定,但是磨耗快,成 本较高。以丰台机务段DF4、DF4D型机车为例,在1 个大修期内,每台DF4型机车需更换闸瓦8次, DF4D型机车需更换闸瓦10次。因此,每台机车的 换瓦费用分别为1·2万元和1·5万元。按该段现 有DF4型机车35台和DF4D型机车23台计算,这些 机车在1个大修期内换瓦的总费用为76·5万 3 降低轮轨磨耗的技术措施 我国《铁路节能技术政策》第11·1条指出:“应 注意抗磨减阻材料的推广使用。在全世界生产的 能量中,约有30%~40%的能量是消耗在与摩擦有 关的场合;我国与摩擦有关的能源消耗约占1/3 ~ 1/2。任何减轻摩擦、降低磨损的措施,都会直接或 间接地节约能源。” 针对目前机车车辆轮轨摩擦磨损严重、修理费 用高的现象,如果进一步推广应用淬火钢轨、轨面 打磨、磨耗型车轮、径向转向架和安装轮轨润滑装 置等现有的成熟技术,不但可以明显改善轮轨摩擦 磨损的现状,而且可以节约能源和原材料,大大降 低消耗,取得显著的经济效益。 3.1 采用淬火钢轨与维护 钢轨波磨问题是轮轨相互作用过程中极其复 杂的系统问题,根据不同的线路或区段,合理地选 择钢轨,有助于预防钢轨的波磨。例如:淬火钢轨 就很少发生波磨,因为它有较高的强度和硬度。因 此,建议在轨道波磨区段采用屈服强度较高的钢 轨。此外,轨面打磨也是主要防护手段,轨面打磨 可减小车体的振动和车轮对钢轨冲击力所造成的 磨损。实践表明,它可延长波磨轨寿命50%以上。 从调查得知,若采用淬火钢轨、侧面涂油和适时的 钢轨打磨等技术,仅钢轨材料一项每年就可节约费 用20亿元左右,因减磨而节约的能耗费用也是很 大的。 3.2 采用磨耗型车轮踏面 车轮磨损失效的形式主要有踏面磨耗到限和 轮缘磨耗到限。铁道部对机车车辆车轮踏面的使 用与维修都有相应的标准,如《DF4型内燃机车段 修规程》第3·11·6·8条中规定:踏面磨耗深度不大 于7 mm;而采用轮缘高度为25 mm的磨耗型踏面 时,踏面磨耗深度不大于10 mm。磨耗达到或超过 这些标准,就会危及行车安全。 早期的车轮踏面为锥型踏面。锥型踏面在使 用初期磨损很快,当磨损到一定程度后,磨损速率 开始减缓,踏面形状趋于稳定。通过长期观察和试 验发现,如果在车轮踏面设计时就采用磨耗型的车 轮踏面廓形,可有效地减轻轮轨接触应力,迅速降 低轮轨磨耗,有效延长轮轨使用寿命。 四方车辆研究所在对北京、广州、济南等铁路 局的机车车轮外形轮廓实测的基础上,设计了小半 径曲线区段使用的JM磨耗型车轮踏面。长期的运 用结果表明,应用该外形设计后,与原锥型踏面车 轮相比,轮缘减磨可达30%~70%. 一些铁路局根据各自所管辖线路的特点,也分 别研制了多种形式的车轮踏面。如上海铁路局研 发的ST系列磨耗型踏面,就取得了很好的减磨效 果(参见表5)。 表5 上海铁路局DF11型0072号机车车轮磨耗数据对比 由表5可知,采用ST-2型踏面后,机车每万公 里的轮缘磨耗率从0·304 mm降至0·190 mm,降低 了38%,车轮踏面剥离的故障也明显减少。 据有关资料分析:机车车辆若采用磨耗型车轮 踏面,每台机车每年可节约费用1·5万元。 3.3 采用径向转向架 传统的机车转向架,因传递牵引力和保证直线 上走行性能的需要,各轴基本上是被约束成相互平 行的。在通过曲线时,这种刚性定位的轮对与钢轨 之间会形成明显的冲角,从而使轮、轨都产生严重 的磨耗。曲线半径越小,磨耗越严重。为降低轮、 轨的磨耗,近年来国内外开展了机车径向转向架研 究,并取得了很好的效果。两种不同转向架通过曲 线时的运行示意图见图3。 再举几个例子,以说明装用径向转向架后轮缘 的磨耗情况。 戚墅堰机车有限公司生产的首台装用径向转 向架的DF8B型7001号机车,在上海铁路局进行的 线路运用考核结果表明:与同轴重、装有传统转向 架且带轮轨润滑装置的DF8B型机车相比,前者的轮 缘磨耗仅为16%。【下转第8页】 【上接第4页】 资阳机车有限公司对径向转向架机车与传统 转向架机车在曲线上的冲角也进行了对比测试。 测试结果表明:仅就径向转向架冲角减少的程度而 言,轮缘磨耗至少降低了45%。 大连机车车辆有限公司生产的DF4D型径向转 向架机车,在柳州至怀化区段的客、货运牵引数据 表明,与装用传统转向架相比,机车车轮的轮缘磨 耗下降了74%。 据有关资料分析:若采用径向转向架技术,每 台机车每年可节约费用5·8万元。 3.4 安装轮轨润滑装置 润滑对减磨起着十分重要的作用。我国《铁路 节能技术政策》第3·6条强调指出:“内燃机车和电 力机车要加装新型轮轨自动润滑装置,减少磨耗和 阻力,降低机车能耗。” 以丰台机务段为例,安装轮轨自动润滑装置取 得了较好的效果。该段有118台机车在安装了铁 道科学研究院研制的华宝2号轮轨润滑装置后,使 每台机车的旋轮公里数由10万km延长至18万 km,车轮寿命由30万km延长至80万km。 除机车因车轮寿命延长产生的巨大社会效益 和经济效益之外,每台机车每年可节省旋轮(或换 轮)费用1万元。丰台机务段的118台机车,每年 可直接节省旋轮(或换轮)费用118万元。按全路 17 500台机车推算,每年可直接节省旋轮(或换轮) 费用1·75亿元。其投入产出比为1∶20。事实说 明:通过安装轮轨自动润滑装置,对轮轨进行润滑 后,不但可以减缓轮缘的磨耗,而且经济效益十分 可观。 4 结语 综上所述,在铁路运输中,机车车辆轮轨的摩 擦磨损已成为相当严重的问题。大量的钢轨与车 轮磨损,不但增加了材料的消耗,提高了修理成本 而且降低了运输的效率,增加了能源的消耗。为此 提出以下建议。 (1)从设计、制造到运输、修理,所有与此相关 的人员,对机车车辆轮轨的摩擦磨损状况,都应当 高度重视,并采取相应的对策。 (2)对目前已被证实具有良好减磨效果的措 施,应进一步加大推广应用力度。例如:对钢轨进 行适当的热处理和打磨,开发新型闸瓦,扩大磨耗 型踏面车轮、径向转向架和轮轨润滑装置的装车应 用等。 (3)在今后的技术引进或产品自主创新的研 发中,应更加重视对产品的摩擦副及磨损件标准的 研究。与此同时,应寻求和开发更适应轮轨摩擦副 的新材料、新技术、新工艺,以延长关键摩擦磨损件 的使用寿命,进而达到节能、降耗和增效的目的。
