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电力蓄电池牵引车空气管路和制动系统

王冠,王树海

（中车大同电力机车有限公司技术中心,山西大同037038）

摘要：文章主要分析了电力蓄电池牵引车供风与制动控制系统,详细阐述了风源系统及制动控制系统,并简要介绍了风源系统及制动控制系统的压缩机、干燥器、风缸、辅助压缩机等主要组成部件.

关键词：电力蓄电池；牵引车；风源系统；制动控制系统

中图分类号：U260.35；U264文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.10.093

收稿日期：２０16－08－13；修回日期：２０16－09－13

作者简介：王冠（1986-）,男,吉林吉林人,工程师,主要从事机车制动系统研究,E-mail：wangguanzd428@126.com.

电力蓄电池牵引车为中车大同电力机车有限公司最新设计研制的行业技术领先产品.采用接触网、蓄电池供电方式,主传动采用直-交方式、IGBT元件组成的变流器、异步牵引电动机、大功率牵引蓄电池；采用微机网络控制系统；最高运行速度为80km/h；中间走廊双司机室结构；具有双机重联功能,可为其牵引的无动力车辆提供作业用电源；转向架采用的技术成熟产品,以在国内地铁客车或轻轨中大量采用,车轮为整体辗钢轮,轮径为840mm,适应中国地铁线路使用环境.

电力蓄电池牵引车空气管路及制动系统是在消化吸收机车技术的基础上,借鉴国内成熟产品进行自主创新设计.整车管路及制动系统由风源系统、制动机、基础制动单元、制动指示器和连接管路等组成[1-2].

1风源系统

牵引车风源系统的主要任务是向牵引车制动机、牵引车辅助用风设备提供所需高质量、洁净、干燥、稳定的压缩空气.

风源系统主要包括：主空气压缩机及干燥器、总风缸、高压安全阀等.

由于牵引车蓄电池容量满足主压缩机直接启动的要求,该牵引车不设置辅助压缩机,直接由主压缩机向辅助用风设备供风.

1.1主空气压缩机及干燥器

电力蓄电池牵引车将风源系统中主空气压缩机及干燥器整合集成为一个独立模块,这种安装方式既节省了空间,又便于整体安装维护.

风源系统单元包括一台容量不小于900L/min的螺杆式空气压缩机,采用直接启动的方式.空气压缩机出口的压缩空气质量达到GB/T13277.1—2008压缩空气第1部分污染物净化等级中规定的固体颗粒3级、油4级的标准.风源系统单元装有一台双塔干燥器,其最大空气处理量与压缩机相匹配.经过干燥装置处理和过滤器后进入制动系统的压缩空气的质量符合GB/T13277.1—2008压缩空气第1部分污染物净化等级中规定的固体颗粒2级、油2级、水2级的标准.主压缩机及干燥器见图1.

主压缩机的主要技术参数：压缩方式为连续、单级；额定压力为1000kPa；电机电源为380V,50Hz；额定转速为1460r/min；公称容积流量为1.0m3/min；最低的环境温度为-25℃；电动机功率为11.2kW；排气含油量≤5×10-6；启动方式为直接启动.

干燥器主要技术参数：工作方式为双塔交替,可间歇式或连续工作；处理空气量为1400L/min；干燥剂为分子筛；再生转换周期为120s.

1.2机车总风缸

牵引车设有两个总风缸,每个总风缸容积均为230L.总风缸采用串联方式连接,并且在两风缸之间装有逆流止回阀,可以防止总风的快速流失.总风缸外形见图2.

2制动控制系统

电力蓄电池牵引车制动机以DK-1型机车电空制动机为基础,根据实际任务建议书需求,进行适应性改进.为保证牵引车制动系统与控制系统具有网络通信功能,牵引车制动机加装制动控制单元（BCU）替代原制动逻辑控制装置（DKL）.加装BCU的DK-1制动机与原有制动机相比,增加制动、缓解高速电空阀,可以有效提高制动缓解的反应速度；并增加均衡、列车、闸缸、总风、作用管压力传感器及压力测试点等部件,所有部件集中安装于制动柜内部.制动机系统由安装于司机操纵台的电空制动控制器（俗称“大闸”）、空气制动阀（俗称“小闸”）,以及安装于制动柜的制动控制单元、中继阀、分配阀和高速电空阀等组成,其作用是实现牵引车和列车的制动与缓解.

2.1电空制动控制器

电空制动控制器主要由控制手把、凸轮、动触头、静触头及定位机构组成,见图3.

电空制动控制器主要有下列功能,包括过充位：使牵引车缓解充风,以高出列车管定压30～40kPa的充风压力快速充风缓解；运转位：牵引车车辆同时缓解；中立位：牵引车车辆保压；制动位：牵引车车辆制动；重联位：无控制作用,受本务机车的控制；紧急位：牵引车车辆紧急制动.

电空制动控制器主要技术参数：额定电压为直流110V；额定电流为5A；触头开距d＞2.5mm；触头超距为1～3mm；触头初压力为1～3N；触头终压力为2～4N.

2.2空气制动阀

空气制动阀由手把、转轴、定位凸轮、作用凸轮、定位柱塞、作用柱塞及转换柱塞、排风阀、阀体、凸轮盒、电联锁开关和管座等组成.空气制动阀见图4.

空气制动阀的常规功能与一般机车空气制动机的单独制动阀相同,用于单独控制机车的制动和缓解.但该制动阀在通过电—空转换扳键转换后,能实现控制全列车的常用制动和缓解作用,具有“大闸”的基本功能.

2.3制动柜

该柜内部结构紧凑,分层布置.底层安装了控制风缸及工作风缸,其前部具有与整车管路连接的各管路接口；安装了分配阀、中继阀、紧急阀及电动放风阀；上层为制动控制单元和集成气路屏,压力控制器和电空阀及压力传感器等设备集中布置在集成气路屏上.各种塞门及管路附件本着便于操作及检修原则穿插布置于屏柜内部.该制动柜大部分管路布置在制动柜后侧,而主要部件则安装在制动柜的前侧,这样既可满足美观要求,又可方便主要部件的拆装.

BCU安装在制动柜内部,作为制动系统的核心控制部件,主要完成制动机的各项控制功能和接受处理机车主控单元的各种指令.BCU能够实现制动机的逻辑控制和均衡风缸压力的精确控制,具有网络通信功能,能够实现与机车信息交互.BCU还具有对制动机的运行状态进行监测、报警与记录和单机自动测试等功能.具有反应速度快、可靠性高、抗干扰能力强、结构紧凑、检修方便等特点.制动控制单元见图5.

3基础制动单元

基础制动采用踏面制动形式.基础制动装置主要包括单元制动器、有机合成闸瓦,其中,单元制动器包括不带停放制动的踏面基础制动装置和带停放制动的踏面基础制动装置,有机合成闸瓦为符合UIC541-4K,L和LL型闸瓦的新要求-合成闸瓦和测试方法的认证中规定的有机合成闸瓦.制动装置有闸瓦间隙自动调整功能.基础制动装置见图6.

1）不带停放制动单元：数量为4个；基础制动装置的传动效率η≥95%,该项目要求紧急制动时,制动缸压力450kPa.

2）蓄能停放制动器：数量为4个；闸瓦的平均摩擦系数为0.35.

4制动指示器

为了方便观察和安全,在牵引车下两侧设有常用制动指示器和停放制动指示器,使操作人员能够方便快捷地观察基础制动单元工作状态.制动指示器见图7.

5管路

电力蓄电池牵引车管路按照位置,大致分为车端管路、司机室管路、顶盖管路、管路、转向架管路.管路整体采用不锈钢管,接头选取可靠性高的卡套式接头连接,确保空气管路的可靠性及牵引车运行的安全性.

6结论

电力蓄电池牵引车已完成了方案评审及技术设计评审,设计已经全面展开,不久大同公司首台牵引车即将正式下线.随着我国地铁、城轨行业的高速发展,电力蓄电池牵引车将有广泛的市场前景.

参考文献：

[1]王俊勇,仝雷.HXD2电力机车制动系统[J].机车电传动,2008(5):8-14.

[2]罗超.新加坡电力蓄电池双能源工程车空电混合制动技术研究[J].电力机车与城轨车辆,2012,35(3):24-26.

（责任编辑邸开宇）