我國鐵路貨車制動機的發展研究

陳春棉+滕漢卿

摘 要：制動系統是鐵路貨車的重要組成部分之一，直接影響著貨物列車的運行安全。該文介紹了我國鐵路貨車制動機從GK型空氣制動機到103型空氣制動機、120型空氣制動機的研究和發展過程。對每一種制動機而言，首先簡單地介紹了它的主要組成部件，然后在分析其主控部件的結構的基礎上，闡述了各類型制動機的結構和性能特點以及存在的問題和不足之處。

關鍵詞：鐵路貨車 空氣制動機 GK型三通閥 103型分配閥 120型控制閥

中圖分類號：U21 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）05（b）-0038-04

Abstract：The braking system is one of the most important parts of the railway vehicle， which directly affects the safe operation of the freight train. The railway freight car air brake in our country， from GK air brake to 103 air brake， then 120 air brake， the research and development process of these were introduced in this paper. For every kind of air brake， the main components of which was briefly introduced， and then based on the structure analysis of the main control part， the structure and performance characteristics and the existing problems as well as shortcomings of every types of air brake were described.

Key Words：Railway freight car；Air bake；GK three - way valve；103 distributing valve；120 control valve

鐵路是我國國民經濟的大動脈，在各種交通運輸方式中，鐵路承擔了全國大部分的運輸任務，在我國綜合交通運輸體系中處于骨干地位，對國民經濟的發展起著非常重要的作用。鐵路貨車是鐵路運輸中直接運載貨物的工具，完成鐵路運輸任務需要有足夠數量、品種齊全、質量優異的車輛。作為鐵路貨車的重要組成部分之一，制動機的結構和特點決定了鐵路貨物列車的制動性能，是保證列車安全運行的關鍵因素。目前，我國運行速度120 km/h以上的旅客列車全部采用了電空制動機[1]，制動性能有了很大的改善。而貨物列車仍采用傳統的空氣制動機，制約著鐵路貨運重載的快速發展，制動技術成為貨物列車今后發展的關鍵技術。

1 GK型空氣制動機

解放前，由于我國鐵路機車車輛來自世界許多國家，制動裝置品種繁多，一般以K1、K2型三通閥為主，由于K型制動機缺乏空重車位，重車制動力嚴重不足。1956年四方車輛研究所和齊齊哈爾車輛廠通過對K2型三通閥進行技術改造，研制出了GK制動機。1958年通過原鐵道部組織審查后逐步在新造貨車上全面推廣[2]。該空氣制動機是以GK型三通閥為主的貨車用自動式空氣制動機，具有兩級制動力的手動空重車調整裝置。

如圖1所示，GK型空氣制動機由制動主管、制動支管、截斷塞門、遠心集塵器、GK型三通閥、副風缸、制動缸、兩級手動空重車調整裝置、制動軟管連接器等部件組成[3]。

在20世紀60～80年代，GK型制動機是我國鐵路貨車的主型制動機，一直到2006年，其保有量仍然有25萬臺，占到貨車制動機數量的45%左右，對鐵路貨物列車的安全運行起到了良好的保障作用[4]。在鐵路貨運重載的大背景下，鐵道部科學研究院等有關單位經多年的大量試驗和仿真研究工作得出以下結論：GK型制動機和103型制動機混編使用，基本可以滿足5000 t級重載列車正常運用的要求；在沒有新型制動機混編的條件下，GK型三通閥不適宜用于5000 t級以上的重車列車或60輛以上的長大空車編組列車[5]。從1995年開始，GK型空氣制動機現已在使用中以每年4萬輛左右的速度逐步淘汰。

2 103型空氣制動機

為克服GK型制動機的缺點，解決60～70輛編組長大列車的制動問題。我國于1961年開始研制103型空氣制動機，并于70年代通過原鐵道部技術鑒定后開始陸續裝車。如圖2所示，103型空氣制動機由制動軟管連接器、制動主管、制動支管、截斷塞門、遠心集塵器、103型分配閥、副風缸、制動缸、壓力風缸、緩解閥等部件組成。由于103型分配閥采用間接作用方式，可適用于各種大小型號的副風缸和制動缸，所以可以根據車輛載重噸位的大小來選配制動缸和副風缸。目前，103型空氣制動機主要安裝在載重50 t以上的貨物車輛上。

103型制動機的作用原理仍屬二壓力方式，由于其在設計中曾廣泛吸取當時的國外先進經驗，因而具有間接控制作用、分部作用、制動靈敏度高、通用制動缸及適應與舊型制動機混編等特點，特別是在緊急靈敏度和制動波速上與GK型制動機相比有明顯提高。如表1所示，當編組輛數增加到72輛時，其制動波速無衰減，能夠適應于5 000～6 000 t級重載列車的運用。

103型分配閥在推廣運用中的主要問題有：（1）間接作用方式要求有80～100 L的副風缸，比GK閥的59 L副風缸為大，導致初充風時間較長。（2）間接作用方式不利于制動波速和緩解波速的進一步提高，并且使分配閥的結構變得復雜，增大了檢修人員的工作難度，這在一定程度上造成檢修質量低，運用和保養不合理，使分配閥檢修周期短。（3）橡膠膜板、橡膠夾心閥耐油性差，壽命短，橡膠夾心閥易開膠、膜板夾渣最后導致穿孔等均會引起分配閥失去正常作用，影響列車運行安全。（4）制動管小減壓量時與GK型制動機相比制動力大1倍左右。混編列車在制動作用開始時，由于制動缸壓力的不一致，造成列車縱向沖動。這種小減量的制動力的差異經反復制動后，易造成閘瓦磨耗大，甚至磨托。