104型空氣分配閥緊急閥安定性的改進研究

朱迎春，劉文軍

（南車眉山車輛有限公司，四川眉山620010）

104型空氣分配閥緊急閥安定性的改進研究

朱迎春，劉文軍

（南車眉山車輛有限公司，四川眉山620010）

通過對104分配閥運用中意外緊急的現狀分析，提出了緊急閥安定性的改進方案，并介紹了相關的試驗驗證。

104分配閥；緊急閥；安定性；改進

104型客車空氣分配閥（簡稱：104閥）于1975年由原鐵道部組織鑒定，在全國推廣應用。30多年來，104閥經歷了全國各種運行條件下的運用和苛刻的考驗，在旅客列車上的裝車比例已超過94%，已成為作用可靠、維修保養工作量少的旅客列車主型空氣分配閥。隨著旅客列車速度的不斷提高，運用部門反映104閥在運用中有偶發性的意外緊急，為此四川制動科技股份有限公司2009年～2010年對全鐵路24個客車段進行了104閥運用現狀的調研，各個客車段反映在運用中每年都發生有數次意外緊急現象，且冬季發生意外緊急的概率較高。

1 104閥使用現狀分析

20世紀70年代104閥設計時我國主型客車為22型客車，其自重小、速度慢。20世紀90年代104閥開始在25型客車上裝車，其自重大、速度快。旅客列車多次大提速后，干線速度達到了140～160 km/h，運行速度的不斷提高意味著垂向振動的加大，目前104閥在運用中有偶發性的意外緊急現象，說明在運用環境發生較大變化后，對104閥的安定性提出了更高要求，有必要對104閥的安定性進行改進研究。

104閥的安定性是指常用制動時不發生緊急制動作用的性能。

當施行常用制動時，104閥緊急閥（見圖1）中緊急活塞下腔的列車管壓力隨著下降，緊急活塞上腔的緊急室壓力空氣經緊急活塞桿上部限孔Ⅳ、中部逆流限孔Ⅲ和緊急活塞桿下端面孔口向緊急活塞下腔（即向列車管）逆流，故緊急活塞兩側不會形成足以壓縮安定彈簧9的壓力差，若在常用制動時第1次減壓較大，在緊急活塞兩側形成了足以使緊急活塞稍稍壓縮安定彈簧9而下移極小距離的壓力差時，因緊急活塞稍微下移，緊急活塞桿3頂面環形凹槽中的密封圈2便稍稍脫離緊急閥蓋1，于是，緊急室壓力空氣又經密封圈處緊急活塞桿3的軸向中心孔上口、逆流限孔Ⅲ等向列車管逆流，逆流量比僅通過上部限孔Ⅳ時來得大，故緊急活塞兩側仍不會形成足以更多壓縮安定彈簧9的壓力差，加之緊急活塞桿3的下端面與放風閥16之間有4 mm的間隙，故放風閥16均仍處于關閉狀態，緊急閥不發生作用。

104緊急閥緊急活塞桿3的軸向中心孔內，有一個逆流限孔Ⅲ（φ1.6 mm），用以控制緊急室壓力空氣向列車管逆流的速度，以保證緊急制動時在緊急活塞兩側形成足夠的壓力差來推動緊急活塞下移，從而產生緊急放風作用；同時也保證常用制動時由于緊急室壓力空氣向列車管的逆流，而在緊急活塞兩側形成不了足以使緊急活塞繼續下移、壓開放風閥16的壓力差。因此，制約逆流量的逆流限孔Ⅲ須有足夠大的孔徑，常用制動時，緊急室壓力空氣才可充分地向列車管逆流，從而實現安定性要求。逆流限孔Ⅲ的直徑應設計恰當，此限孔過大會降低緊急制動靈敏度，過小會影響常用制動安定性。20世紀70年代104閥設計時，我國主型客車為22型客車，當時我國旅客列車的干線最高速度為60～80 km/h。由于速度較慢，原設計的逆流限孔Ⅲ（φ1.6 mm）尺寸是滿足安定性要求的。20世紀90年代104閥在25型客車上裝車，經過多次提速后，我國旅客列車的干線最高速度達到了140～160 km/h，由于運行速度不斷提高導致客車垂向加速度增大，原逆流限孔Ⅲ（φ1.6 mm）尺寸已不滿足運用環境變化后的安定性要求，須進行適當調整。

現場調研中，發現冬季發生意外緊急的概率較高，這是冬季氣溫寒冷，壓力空氣中的水汽可能在逆流限孔Ⅲ周圍有細微的結冰顆粒使逆流限孔輕微縮小造成的。此外，安定彈簧9的剛度、自由高等參數的選定也與安定性有密切關系。

2 改進方案

提高緊急閥安定性方法有2種。（1）緊急活塞桿3中的逆流限孔Ⅲ適當增大；（2）緊急閥的安定彈簧9作用力適當增大。從制造角度看，逆流限孔的加工比彈簧作用力的控制較容易，且考慮到冬季時壓力空氣中的水汽可能在逆流限孔周圍有細微的結冰顆粒使逆流限孔輕微縮小的現象，因此提高緊急閥安定性采用緊急活塞桿3中的逆流限孔Ⅲ適當增大的方案。

確定逆流限孔Ⅲ適當增大的原則為在不改變104閥性能（TB/T 1789－1986及TB/T 1492－2002），并符合104閥技術條件（TB/T 1786－1986）的情況下，盡量增大逆流限孔Ⅲ，以提高104閥運用的安定性。因此緊急活塞桿3中的逆流限孔Ⅲ改進尺寸暫定為φ1.7，φ1.8，φ1.9 mm，然后通過試驗驗證，最終確定合理的逆流限孔Ⅲ改進尺寸。

3 試驗驗證

試制了25組φ1.7，φ1.8，φ1.9 mm逆流限孔Ⅲ的緊急活塞桿3進行試驗驗證。

3.1 單閥試驗

在單閥試驗臺上對裝φ1.7，φ1.8，φ1.9 mm逆流限孔的緊急閥按TB/T 1789－1986《104和103型客、貨車空氣分配閥試驗規范》的規定進行性能試驗。

試驗結果：（1）裝φ1.7，φ1.8 mm逆流限孔的緊急閥滿足規定要求；（2）有19套裝φ1.9 mm逆流限孔的緊急閥的緊急靈敏度超過了100 k Pa。說明φ1.9 mm逆流限孔過大，導致緊急靈敏度超標，因此在下階段的單車試驗、列車試驗中，排除φ1.9 mm逆流限孔。

3.2 單車試驗

在單車試驗臺上對裝φ1.6，φ1.7，φ1.8 mm逆流限孔的緊急閥按TB/T 1492－2002《鐵道車輛制動機單車試驗方法》的規定進行了性能對比試驗，各逆流限孔單車緊急制動性能曲線見圖2～圖4。

對單車緊急制動性能曲線進行對比分析，與裝φ1.6 mm逆流限孔的緊急閥相比，裝φ1.7，φ1.8 mm逆流限孔的緊急閥單車緊急制動性能都正常，緊急靈敏度雖略有下降，但都滿足TB/T 1492－2002《鐵道車輛制動機單車試驗方法》要求，各逆流限孔緊急靈敏度及臨界點排風孔徑（即滿足單車試驗器安定性要求的最大排風孔徑）見表1。

試驗結果：緊急閥的逆流限孔由φ1.6 mm改為φ1.8 mm，臨界點排風孔徑由φ2.7 mm增大到φ3.0 mm。在同樣滿足104閥性能的情況下，應盡量增大逆流限孔，以提高104閥運用的安定性，因此緊急閥逆流限孔改進尺寸初步選定φ1.8 mm。

3.3 列車試驗

試驗編組數量為25輛，在33輛客車制動試驗臺上采用DK－1型機車制動機對裝φ1.6，φ1.7，φ1.8 mm逆流限孔的緊急閥進行了性能對比試驗，各逆流限孔列車緊急制動性能曲線如圖5～圖7。

對列車緊急制動性能曲線進行對比分析，與裝φ1.6 mm逆流限孔的緊急閥相比，裝φ1.7，φ1.8 mm逆流限孔的緊急閥列車緊急制動性能都正常，僅緊急制動波速略有下降，各逆流限孔緊急制動波速見表2。

試驗結果：緊急閥的逆流限孔由φ1.6 mm改為φ1.8 mm，對緊急制動波速影響較小。

3.4 低溫試驗

在齊齊哈爾低溫試驗站，在常溫、低溫（－50℃、48 h）環境下對裝逆流限孔φ1.8 mm的緊急閥進行了單車性能對比試驗。

試驗結果：在低溫（－50℃、48h）環境下，裝逆流限孔φ1.8 mm緊急閥的緊急靈敏度滿足TB/T 1492－2002《鐵道車輛制動機單車試驗方法》的要求。最終確定逆流限孔改進尺寸為φ1.8 mm。

4 結束語

采用φ1.8 mm逆流限孔，在不改變104閥性能（TB/T 1789－1986及TB/T 1492－2002），并符合104閥技術條件（TB/T 1786－1986）的情況下，提高了104閥運用的安定性。

2012年12月19日原鐵道部運輸局組織專家對緊急閥安定性改進方案進行了論證分析，認為該改進方案可行。2013年2月7日，原鐵道部運輸局下發運輛客車函［2013］77號文對全鐵路104閥的緊急閥按該改進方案進行改造。目前，從全鐵路旅客列車的運用來看，改造后的104閥緊急閥幾乎沒有發生意外緊急制動的現象，表明104閥緊急閥安定性改進方案較為合理，效果顯著。

［1］ 夏寅蓀.104型空氣及電空制動機［M］.北京：中國鐵道出版社，2001.

［2］ TB/T 1492－2002.鐵道車輛制動機單車試驗方法［S］.

［3］ TB/T 1786－1986.104型空氣分配閥技術條件［S］.

［4］ TB/T 1789－1986.104和103型客、貨車空氣分配閥試驗規范［S］.

［5］ 鐵道部產品質量監督檢驗中心低溫試驗站.104E型客車空氣分配閥產品質量檢驗報告（2012）DW字第W156號［R］.北京：鐵道部產品質量監督檢驗中心.

Stability Improvement of 104-type Air Distribution Emergency Valve

ZHU Yingchun，LIU Wenjun
（CSR Meishan Rolling Stock Co.，Ltd.，Meishan 620010 Sichuan，China）

Based on the status analysis of the 104-type distribution valve＇s accidents emergencies during the operation，the paper proposes the stability improvement scheme for the emergency valve，and introduces the related experimental verification.

104-type distribution valve；emergency valve；stability；improvement

U270.351

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.06.25

1008－7842（2014）06－0098－04

0—）男，教授級高級工程師（

2014－05－30）