铁路货车集成式空气制动装置的应用研究.pdf

文章介绍了吊式及座式铁路货车集成式空气制动装置结构的主要技术特点,对该装置的结构和安装连接结构进行了静强度和疲劳强度分析,并对装用该装置的4种铁路货车进行了动力学性能仿真分析。经试验及装车运用验证:该装置可满足我国既有各主型铁路货车的组装、运行使用,可实现简化管系、减少接口、减轻自重、提高制动系统装卸效率、方便组装、检修和查找故障,提高车辆的综合经济效益的目标。关键词:铁路货车;集成;制动;装置;计算;试验中图分类号:U 2 7 0.3 5 文献标志码:B d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 2-7 6 0 2.2 0 2 3.0 4.0 2 3收稿日期:2 0 2 0-0 4-2 8;修回日期:2 0 2 3-0 6-1 4基金项目:中国中车重点科研项目(2 0 1 6 C T B 0 9 2)第一作者:肖八励(1 9 8 2),男,正高级工程师。A p p l i c a t i o n R e s e a r c h o f I n t e g r a t e d A i r B r a k e D e v i c e f o r R a i l w a y F r e i g h t C a r s X I AO B a l i,X I E L e i,YANG J i a n p i n g,L I U B a o h u a,S HE N Y a n f e i(M e i s h a n C R R C B r a k e S c i e n c e&T e c h n o l o g y C o.,L t d.,M e i s h a n 6 2 0 0 1 0,C h i n a)A b s t r a c t:T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e m a i n t e c h n i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e s t r u c t u r e o f t h e i n t e g r a t e d a i r b r a k e d e v i c e f o r s u s p e n s i o n-t y p e a n d s e a t-t y p e r a i l w a y f r e i g h t c a r s,a n a l y z e s t h e s t a t i c s t r e n g t h a n d f a t i g u e s t r e n g t h o f t h e s t r u c t u r e a n d i n s t a l l a t i o n c o n n e c t i o n s t r u c t u r e o f t h e d e v i c e,a n d s i m u l a t e s t h e d y n a m i c p e r f o r m a n c e o f f o u r k i n d s o f r a i l w a y f r e i g h t c a r s e q u i p p e d w i t h t h e d e v i c e.I t i s p r o v e d b y t e s t a n d l o a d i n g o p e r a t i o n t h a t t h e d e v i c e c a n m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f a s s e m b l y a n d o p e r a t i o n o f e x i s t i n g m a i n r a i l w a y f r e i g h t c a r s i n C h i n a,a n d c a n r e a l i z e t h e g o a l s o f s i m p l i f y i n g p i p i n g s y s t e m,r e d u c i n g i n t e r f a c e s,r e d u c i n g d e a d w e i g h t,i m p r o v i n g l o a d i n g a n d u n l o a d i n g e f f i c i e n c y o f t h e b r a k i n g s y s t e m,f a c i l i t a t i n g a s s e m b l y,m a i n t e n a n c e a n d t r o u b l e s h o o t i n g,a n d c o m p r e h e n s i v e l y i m p r o v i n g t h e c o m p r e h e n s i v e e c o n o m i c b e n e f i t s o f c a r s.K e y w o r d s:r a i l w a y f r e i g h t c a r;i n t e g r a t i o n;b r a k i n g;d e v i c e;c a l c u l a t i o n;t e s t 我国现有铁路货车空气制动系统1-2的主阀、限压阀、副风缸、降压风缸、加速缓解风缸、集尘器及制动管系等部件分散安装在车体上,部件之间的接口较为繁多。为简化管系、减少接口、减轻自重、提高制动系统装卸效率、方便组装检修和查找故障,眉山中车制动科技股份有限公司对铁路货车集成式空气制动装置进行了应用研究,完成了该装置在各主型铁路货车上装车的仿真计算和相关试验验证,并在我国某型铁路货车上装车运用(图1)。图1 我国某型铁路货车装用集成式空气制动装置221 研究与设计铁道车辆 第6 1卷第4期2 0 2 3年8月 1 主要结构铁路货车集成式空气制动装置主要由主阀(包括半自动缓解阀)、紧急阀、限压阀、集尘器、D N 2 5弯头、S弯头D N 2 0、三室风缸、金属软管及支架等集中组装在板式中间体上,只预留与列车管、制动缸及测重机构的3个接口。板式中间体与支架、三室风缸之间分别采用铆钉、螺栓连接,三室风缸与支架之间采用吊箍连接。为满足各型车辆的安装,该集成式空气制动装置的安装方式有吊式(图2)和座式(图3)两种。无需更换配件,颠倒支架的安装即可实现二者之间的转换。图2 铁路货车集成式空气制动装置(吊式)示意图图3 铁路货车集成式空气制动装置(座式)示意图2 主要技术特点(1)将铁路货车空气制动系统的主要控制部件高度集成,只预留了制动缸、传感阀及列车主管的3个接口。满足吊式和座式两种安装方式。(2)可实现整体装卸、简化管系及减少漏泄点,提高制动系统安全性和组装、检修效率。(3)采用成熟的防盗防脱技术,结构安全可靠。(4)采用铝合金板式中间体代替现有的铸造中间体,可提高制动系统的清洁度和耐腐蚀性。3 仿真计算为了分析集成式空气制动装置在我国既有各主型铁路货车上组装的适应性和可靠性的要求,使用仿真软件对该装置在各主型车辆上进行装车适应性及对比分析,对该装置的结构和装车安装连接结构进行了有限元静强度和疲劳强度分析,并对装车后车辆运行动力学性能的影响进行了分析。3.1 装车适应性分析及对比使用仿真软件对集成式空气制动装置组装在C7 0 E型通用敞车、C8 0 E型通用敞车、P7 0型棚车、X7 0型集装箱专用平车、S Q6型运输汽车专用车、GQ7 0型罐车及L7 0型粮食漏斗车等车型上进行了装车适应性分析。图4为集成式空气制动装置装车示意图。经校核,前5种车型在空车状态下,集成式空气制动装置及制动管系与车辆限界之间的最小间隙为该装置与轨面之间的垂向间隙,分别为3 0 5 mm、3 1 2 mm、3 0 6 mm、1 1 7 mm、2 2 1 mm,车辆在满载工况下过曲线时,该装置与限界之间仍具有足够的安全裕量;后2种车型的集成制动装置及制动管系均安装在钢结构包络空间范围内。图4 集成式空气制动装置装车示意图对上述各主型车辆装用集成式空气制动装置与既有车辆的制动支管、接头、漏泄点的数量及质量进行对比见表1。321 铁路货车集成式空气制动装置的应用研究 肖八励,谢 磊,杨建平,刘保华,申燕飞表1 各主型车辆换装集成式空气制动装置前后的管系、接头、漏泄点及质量对比表车型装配状态支管数量/根支管接头数量/个支管通路漏泄点数量/个制动和底架附属件总质量/k gC7 0 E型通用敞车既有车辆91 81 76 3 4.1装用集成式空气制动装置481 56 2 7C8 0 E型通用敞车既有车辆91 81 76 2 2.7装用集成式空气制动装置481 56 0 9.4P7 0型棚车既有车辆91 81 76 8 5.8装用集成式空气制动装置481 56 7 0.7X7 0型集装箱 专用平车既有车辆91 81 77 6 7.6装用集成式空气制动装置51 01 57 4 9.8GQ7 0型罐车既有车辆91 81 86 8 5.6装用集成式空气制动装置51 01 66 6 5.4L7 0型粮食 漏斗车既有车辆1 42 82 77 4 3 装用集成式空气制动装置1 02 02 37 1 8.5S Q6型运输 汽车专用车既有车辆1 22 42 24 7 9 装用集成式空气制动装置1 12 22 24 5 0.5 综上,集成式空气制动装置满足各主型铁路货车装车运用的要求,并且可减少车辆制动系统的管系、接头、漏泄点并降低自重。3.2 静强度和疲劳计算分析分别对集成式空气制动装置的结构及其在C7 0 E型通用敞车、C8 0 E型通用敞车、X7 0型集装箱专用平车及GQ7 0型罐车等车型上装用的安装连接结构进行了静强度和疲劳强度计算分析,分析结果表明该集成式空气制动装置的结构与装车安装连接结构的静强度和疲劳强度能够满足T B/T 3 5 4 82 0 1 9 机车车辆强度设计及试验鉴定规范总则3和B S E N 1 2 6 6 3-1:2 0 1 0 铁路设施-铁路车辆车身的结构要求 第1部分:机车和客运车辆(以及货车的替代方法)4规范的要求。3.3 动力学计算分析对既有C7 0 E型通用敞车、C8 0 E型通用敞车、X7 0型集装箱专用平车及GQ7 0型罐车等车型和配装铁路货车集成式空气制动装置的该4种车型的运行动力学性能进行仿真分析和对比研究,分析和对比结果表明:(1)配装铁路货车集成式空气制动装置上述4种车型的各项动力学性能满足相关评定标准的要求;(2)与既有车辆相比,装用铁路货车集成式空气制动装置的车辆运行动力学性能变化很小,可完全忽略不计。4 试验及运用4.1 试验为了验证整机性能的要求,根据T B/T 1 9 0 02 0 1 6 铁道车辆储风缸5、T B/T 1 4 9 22 0 1 7 铁道车辆制动机单车试验方法6、G B/T 2 1 5 6 32 0 0 8 轨道交通 机车车辆设备冲击和振动试验方法7及 铁路货车集成式空气制动装置技术条件8对样机进行了性能试验,环境性能试验,解冻库工况性能试验,振动试验及单车试验等试验,结果表明各项试验合格9。4.2 装车运用集成式空气制动装置已在我国某型铁路货车上装车上线运用,从2 0 1 9年装车运用至今,运用性能稳定1 0-1 3。5 结束语通过仿真计算、试验验证及上线运用考验,得出以下结论:铁路货车集成式空气制动装置可满足我国既有各主型铁路货车的组装、运行使用,可实现简化管系、减少接口、减轻自重、提高制动系统装卸效率、方便组装、检修和查找故障,提高车辆的综合经济效益的目标。参考文献:1 陈 大 名.铁 道 车 辆 制 动 M.北 京:中 国 铁 道 出 版 社,2 0 0 5.2 夏寅荪,吴培元,孙德环,等.1 2 0型空气制动机M.北京:中国铁道出版社,2 0 0 6.3 机车车辆强度设计及试验鉴定规范总则:T B/T 3 5 4 82 0 1 9S.(下转第1 4 6页)421铁道车辆 第6 1卷第4期2 0 2 3年8月 导和建议。5 结束语客整所一体化信息管理系统为客整所一体化作业模式下的生产组织、调度指挥、规范管理提供了一种信息化、智能化、可视化的技术手段,根据试用过程中发现的问题和使用人员的建议,将进一步对系统功能丰富和优化,为客整所生产组织模式创新、管理创新、生产组织效率的提升提供更有力的技术支撑和保障。参考文献:1 许艳峰.动车组一体化管理的应用研究J.轨道交通装备与技术,2 0 1 3(3):4 7-4 9.X U Y a n f e n g.A p p l i c a t i o n r e s e a r c h o n i n t e g r a t e d m a n a g e-m e n t o f EMUJ.R a i l T r a n s p o r t a t i o n E q u i p m e n t a n d T e c h n o l o g y,2 0 1 3(3):4 7-4 9.2 龚利,吴华稳.动车组运行调度管理信息系统的研究与实现J.中国铁路,2 0 1 1(5):1 8-2 2.G ON G L i,WU H u a w e n.R e s e a r c h a n d i m p l e m e n t a t i o n o f EMU o p e r a t i o n s c h e d u l i n g m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s-t e mJ.C h i n a R a i l w a y,2 0 1 1(5):1 8-2 2.3 詹珂昕,杨春辉,王霄,等.基于物联网技术的动车组一体化运用检修作业管理系统的研究J.铁路计算机应用,2 0 1 7,2 6(7):5 5-6 0.Z HAN K e x i n,YANG C h u n h u i,WAN G X i a o,e t a l.I n-t e g r a t e d o p e r a t i o n a n d m a i n t e n a n c e m a n a g e m e n t s y s t e m f o r EMU b a s e d o n I n t e r n e t o f T h i n g s t e c h n o l o g yJ.R a i l w a y C o m p u t e r A p p l i c a t i o n,2 0 1 7,2 6(7):5 5-6 0.4 张晓军.动车组检修管理信息系统的研究与实现J.铁路计算机应用,2 0 1 4,2 3(8):2 3-2 5.Z HAN G X i a o j u n.EMU o v e r h a u l m a n a g e m e n t i n f o r m a-t i o n s y s t e mJ.R a i l w a y C o m p u t e r A p p l i c a t i o n,2 0 1 4,2 3(8):2 3-2 5.5 李骏,刘厚军,吴静,等.新一代动车组作业过程监控评价管理系统研究与运用J.中国铁路,2 0 1 6(8):7 0-7 4.L I J u n,L I U H o u j u n,WU J i n g,e t a l.R e s e a r c h a n d a p p l i-c a t i o n o f n e w g e n e r a t i o n EMU o p e r a t i o n p r o c e s s m o n i t o-r i n g a n d e v a l u a t i o n m a n a g e m e n t s y s t e mJ.C h i n a R a i l-w a y,2 0 1 6(8):7 0-7 4.6 杨春辉,张惟皎,詹珂昕.动车组运用检修作业过程控制系统的设计与实现J.铁路计算机应用,2 0 1 6,2 5(7):4 6-4 8.YANG C h u n h u i,Z HAN G W e i j i a o,Z HAN K e x i n.EMU o p e r a t i o n m a i n t e n a n c e p r o c e s s c o n t r o l s y s t e mJ.R a i l-w a y C o m p u t e r A p p l i c a t i o n,2 0 1 6,2 5(7):4 6-4 8.7 中国国家铁路集团有限公司.铁路集成服务平台技术要求:Q/C R 7 7 32 0 2 0S.2 0 2 0.8 中国国家铁路集团有限公司.铁路移动应用软件安全防护技术要求:Q/C R 7 7 42 0 2 0S.2 0 2 0.9 中国铁路总公司.铁路信息化总体规划:铁总信息2 0 1 71 5 2号Z.2 0 1 7.1 0 中国铁路总公司.铁路站(场)局域网安全接入暂行技术要求:T J/X X 0 0 12 0 1 4S.2 0 1 4.1 1 中国铁路总公司.中国铁路总公司关于印发 铁路站场宽带无线接入系统总体技术要求(暂行)的通知:铁总运2 0 1 74 8号Z.2 0 1 7.1 2 中国铁路总公司.铁路客车段修规程:T G/C L 2 0 82 0 2 2S.2 0 2 2.1 3 中华人民共和国铁道部.铁路动车组运用维修规程(暂行):T G/C L 1 2 72 0 1 3S.2 0 1 3.1 4 中国铁路总公司.中国铁路总公司关于印发 时速1 6 0公里动力集中动车组运用维修管理暂行办法 的通知:铁总机辆 2 0 1 82 0 0号Z.2 0 1 8.1 5 兰州铁路集团公司兰州车辆段.兰州车辆段普速客车及1 6 0公里动力集中动车组生产作业组织管理办法:兰辆调2 0 2 12 1号Z.2 0 2 1.(责任编辑:孙丽丽)(上接第1 2 4页)4 铁路设施-铁路车辆车身的结构要求 第1部分:机车和客运车辆(以及货车的替代方法)规范:B S E N 1 2 6 6 3-1:2 0 1 0S.5 铁道车辆储风缸:T B/T 1 9 0 02 0 1 6S.6 铁 道 车 辆 制 动 机 单 车 试 验 方 法:T B/T 1 4 9 22 0 1 7S.7 轨 道 交 通 机 车 车 辆 设 备 冲 击 和 振 动 试 验:G B/T 2 1 5 6 32 0 0 8S.8 眉山中车制动科技股份有限公司.铁路货车集成式空气制动装置技术条件Z.9 通用货车集成制动装置及装车应用有限元强度分析报告R.2 0 1 9.1 0 通用货车集成制动装置在C7 0 E型通用敞车上装车对车辆运行动力学性能的影响分析报告R.2 0 1 9.1 1 通用货车集成制动装置在C8 0 E型通用敞车上装车对车辆运行动力学性能的影响分析报告R.2 0 1 9.1 2 通用货车集成制动装置在X7 0集装箱平车上装车对车辆运行动力学性能的影响分析报告R.2 0 1 9.1 3 通用货车集成制动装置在G Q7 0型轻油罐车上装车对车辆运行动力学性能的影响分析报告R.2 0 1 9.(责任编辑:任 海)641铁道车辆 第6 1卷第4期2 0 2 3年8月