列車供風(fēng)與用風(fēng)能力仿真分析

魏偉 ,張長(zhǎng)東,王存兵

(1.大連交通大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院,遼寧 大連 116028；2.中車大連機(jī)車車輛有限公司，遼寧 大連 116022)

列車供風(fēng)與用風(fēng)能力仿真分析

魏偉1,張長(zhǎng)東1,王存兵2

(1.大連交通大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院,遼寧 大連 116028；2.中車大連機(jī)車車輛有限公司，遼寧 大連 116022)

機(jī)車供風(fēng)能力是機(jī)車設(shè)計(jì)的內(nèi)容之一，隨著客運(yùn)列車用風(fēng)裝置的增多，供風(fēng)與用風(fēng)的矛盾突出，出現(xiàn)空壓機(jī)頻繁啟動(dòng)的現(xiàn)象，影響到空壓機(jī)壽命和列車供風(fēng)能力，甚至影響列車運(yùn)行安全.建立機(jī)車供風(fēng)和列車用風(fēng)系統(tǒng)模型，首先通過(guò)線路試驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得列車用風(fēng)數(shù)據(jù)，在實(shí)際用風(fēng)條件下分析主風(fēng)缸容積、空壓機(jī)排氣量和空壓機(jī)開(kāi)啟壓力對(duì)空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)和工作時(shí)間的影響，計(jì)算結(jié)果表明：主風(fēng)缸容積增加、空壓機(jī)排氣量減小和空壓機(jī)啟動(dòng)壓力降低都可以減小空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)，并且保證列車用風(fēng).在保證空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)不超過(guò)30次/h條件下，給出了某一參數(shù)固定時(shí)其他兩參數(shù)選擇范圍.該研究為認(rèn)識(shí)機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)各參數(shù)影響規(guī)律，設(shè)計(jì)機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)提供了借鑒.

列車；機(jī)車；供風(fēng)能力；空氣壓縮機(jī)；制動(dòng)；空氣彈簧

0 引言

隨著客運(yùn)列車舒適性和安全性的提升，列車中用風(fēng)裝置不斷增加，除了傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)車風(fēng)笛、排沙裝置用風(fēng)，還有空氣彈簧、塞拉門、集便器等新式裝置使用壓縮空氣作為動(dòng)力源.一方面是用風(fēng)裝置種類和數(shù)目的增加，另一方面機(jī)車供風(fēng)系統(tǒng)多年來(lái)基本沒(méi)有變化，主風(fēng)缸、空氣壓縮機(jī)(以下簡(jiǎn)稱空壓機(jī))等多年來(lái)都使用相同的設(shè)計(jì)，用風(fēng)裝置增加和供風(fēng)裝置的無(wú)變化，出現(xiàn)供風(fēng)與用風(fēng)矛盾，最突出的問(wèn)題就是空壓機(jī)頻繁啟動(dòng)，空壓機(jī)頻繁起動(dòng)的現(xiàn)象不僅出現(xiàn)在提速客車上，也在地鐵車輛上頻繁出現(xiàn)[1-2].這不僅縮短空壓機(jī)壽命，能耗增大，還會(huì)對(duì)空壓機(jī)部件產(chǎn)生沖擊而導(dǎo)致空壓機(jī)損壞，可能導(dǎo)致空壓機(jī)控制電路發(fā)熱造成自動(dòng)開(kāi)關(guān)跳、燒損等故障，甚至對(duì)行車安全帶來(lái)威脅.

國(guó)內(nèi)對(duì)機(jī)車供風(fēng)系統(tǒng)的研究較少，文獻(xiàn)[1]指出在提速客車中，兩臺(tái)空壓機(jī)同時(shí)工作仍存在供風(fēng)不足問(wèn)題，同時(shí)在夜間兩臺(tái)空壓機(jī)供風(fēng)能力過(guò)剩，出現(xiàn)空壓機(jī)頻繁啟動(dòng)的現(xiàn)象.提出用兩個(gè)控制開(kāi)關(guān)分別控制兩臺(tái)空壓機(jī)，且兩臺(tái)空壓機(jī)啟動(dòng)壓力保持一定差值；或?qū)⒅苿?dòng)用風(fēng)和輔助用風(fēng)系統(tǒng)分離設(shè)計(jì).文獻(xiàn)[3]使用仿真模型方法研究了重載列車風(fēng)源充風(fēng)能力，給出了主風(fēng)缸容積和空壓機(jī)壓氣量對(duì)列車充風(fēng)能力的影響.文獻(xiàn)[4]通過(guò)對(duì)城軌車輛各用風(fēng)裝置用風(fēng)量估算,計(jì)算出系統(tǒng)的充風(fēng)時(shí)間,并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的準(zhǔn)確性.文獻(xiàn)[5]介紹了機(jī)車空壓機(jī)和總風(fēng)缸的選擇方法.文獻(xiàn)[6]針對(duì)出口巴基斯坦機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)選型進(jìn)行了介紹.文獻(xiàn)[7]對(duì)高速動(dòng)車組制動(dòng)供風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真與分析.文獻(xiàn)[8]分析了空壓機(jī)排氣量、機(jī)車總風(fēng)缸容積及列車制動(dòng)系統(tǒng)的泄露對(duì)列車充氣時(shí)間的影響.文獻(xiàn)[9]針對(duì)時(shí)速250 km/h動(dòng)車組空壓機(jī)選型給出了建議.文獻(xiàn)[10]針對(duì)高原列車供風(fēng)能力進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究.許多研究者對(duì)風(fēng)源系統(tǒng)開(kāi)展了研究，但是多數(shù)研究都是基于靜態(tài)分析，本文提出基于試驗(yàn)結(jié)果的動(dòng)態(tài)分析方法，研究各參數(shù)對(duì)列車供風(fēng)能力的影響，并針對(duì)空壓機(jī)頻繁起動(dòng)的問(wèn)題，給出參數(shù)選擇范圍.

本文首先建立了列車供風(fēng)及用風(fēng)系統(tǒng)模型，開(kāi)發(fā)了對(duì)應(yīng)的基于氣體流動(dòng)的仿真程序.首先根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定客運(yùn)列車的用風(fēng)量，在與試驗(yàn)相同用風(fēng)量的前提下，分析了主風(fēng)缸容積、空壓機(jī)開(kāi)啟壓力、空壓機(jī)排氣量對(duì)空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)的影響，最終給出供風(fēng)系統(tǒng)合理參數(shù)范圍.

1 列車供風(fēng)與用風(fēng)系統(tǒng)模型

機(jī)車供風(fēng)系統(tǒng)由兩臺(tái)空壓機(jī)、兩個(gè)主風(fēng)缸及連接管路組成.兩個(gè)主風(fēng)缸分別向列車制動(dòng)系統(tǒng)和其它用風(fēng)裝置供風(fēng)，兩個(gè)主風(fēng)缸通過(guò)管路相連.空壓機(jī)提供風(fēng)源系統(tǒng)用風(fēng).在用風(fēng)系統(tǒng)中，每個(gè)車輛的塞拉門、空氣彈簧、集便器，制動(dòng)系統(tǒng)都獨(dú)立用風(fēng)，并且每個(gè)車輛的用風(fēng)具有不同時(shí)性和不同量性，因此對(duì)每個(gè)車輛用風(fēng)獨(dú)立模型化難度較大，同時(shí)也沒(méi)有這個(gè)必要，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于風(fēng)源系統(tǒng)，主要考察的是所有用風(fēng)裝置用風(fēng)總量，因此用風(fēng)系統(tǒng)采用集成化模型.為此將列車用風(fēng)裝置模型化為兩個(gè)壓力容器，一個(gè)壓力容器主要代表制動(dòng)系統(tǒng)，另一個(gè)壓力容器代表其它用風(fēng)裝置.列車供風(fēng)及用風(fēng)系統(tǒng)共模型化為四個(gè)壓力容器，兩臺(tái)空壓機(jī)，系統(tǒng)模型如圖1所示，模型中還包含了各壓力容器間的連接管.圖中V1、V2是主風(fēng)缸，V3、V4代表用風(fēng)裝置.

圖1 列車風(fēng)源與用風(fēng)系統(tǒng)模型簡(jiǎn)圖

在列車壓縮空氣系統(tǒng)中，假定管路內(nèi)氣體流動(dòng)為有摩擦、非等熵不定常流動(dòng)，根據(jù)氣體流動(dòng)質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒，得出管路內(nèi)氣體流動(dòng)方程如下：

(1)

其中，u為氣體流速，ρ為氣體密度，p為氣體壓力，F(xiàn)為管路橫截面積，a是聲速，f是管內(nèi)壁摩擦系數(shù)，k是比熱比，D為直徑，t為時(shí)間，x為距離.

在計(jì)算氣體流動(dòng)過(guò)程中，管路內(nèi)部氣體流動(dòng)都可以通過(guò)上述方程求解，但是對(duì)于邊界點(diǎn)，例如管路和缸交界處，需要引入管路與缸連接邊界方程，本模型中管路與缸連接采用下述方程：

(2)

(3)

其中,下標(biāo)c代表管路與缸連接處，p代表管路，φ為連接處面積比，U是無(wú)量綱流速.

流入流出缸的氣體流率：

(4)

對(duì)于V1缸，流入氣體有空壓機(jī)氣體，流出氣體有流入V2和V3的氣體；對(duì)于V2缸流入氣體來(lái)自于V1缸，流出氣體為流向V4缸的氣體.

空壓機(jī)模型化為具有固定質(zhì)量流率的風(fēng)源，質(zhì)量流率計(jì)算如下：

(5)

式中：w為空壓機(jī)排氣量，m3/min；P為空壓機(jī)工作壓力，kPa；ψ為進(jìn)氣系數(shù)，此值根據(jù)試驗(yàn)值確定；AA為氣體熵值.

在步長(zhǎng)為Δt時(shí)間內(nèi)，由空壓機(jī)流入主風(fēng)缸的氣體流量為：

(6)

n為空壓機(jī)啟動(dòng)個(gè)數(shù).

根據(jù)氣體動(dòng)力學(xué)原理，編制了氣體流動(dòng)仿真程序，該仿真系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析空壓機(jī)-主風(fēng)缸-用風(fēng)系統(tǒng)的各種參數(shù)的影響，可用于分析各缸管容積、初壓力，空壓機(jī)壓縮量、開(kāi)啟關(guān)閉壓力等各種參數(shù)對(duì)空壓機(jī)工作狀態(tài)的影響.

2 列車用風(fēng)量確定

2.1空壓機(jī)充風(fēng)能力

在仿真模型中，進(jìn)氣是空壓機(jī)工作能力，排氣是列車用風(fēng)能力.在確定列車用風(fēng)能力以前，首先需要確定空壓機(jī)進(jìn)氣能力，為此，使用列車主風(fēng)缸從0充氣到900 kPa的現(xiàn)車試驗(yàn)結(jié)果，模型中設(shè)置主風(fēng)缸容積與試驗(yàn)機(jī)車相同，空壓機(jī)排氣量與空壓機(jī)標(biāo)牌數(shù)值相同，通過(guò)模型參數(shù)的改變，調(diào)整模型中主風(fēng)缸充氣能力，最終確定是式(5)中空壓機(jī)進(jìn)氣系數(shù).

從圖2中可以看出，一臺(tái)空壓機(jī)向主風(fēng)缸充氣，主風(fēng)缸壓力由0 kPa上升至900 kPa試驗(yàn)所用時(shí)間為371 s，仿真所用時(shí)間為391 s，仿真曲線和試驗(yàn)曲線基本吻合.

圖2 主風(fēng)缸初空氣壓強(qiáng)曲線

2.2列車用風(fēng)量確定

在空壓機(jī)充氣能力確定后，仿真系統(tǒng)參數(shù)中僅有一個(gè)列車用風(fēng)能力是待求值了.可以通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，調(diào)整仿真模型中用風(fēng)風(fēng)缸的排氣面積，最終得到與試驗(yàn)曲線相近的仿真結(jié)果，此時(shí)對(duì)應(yīng)的模型中排氣面積就可以理解為與試驗(yàn)對(duì)應(yīng)的列車用風(fēng)量的描述.圖3是試驗(yàn)和仿真的列車供風(fēng)裝置動(dòng)態(tài)過(guò)程對(duì)比圖.圖中選取了用風(fēng)量較大時(shí)的1個(gè)小時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù).

圖3可以看出，主風(fēng)缸壓強(qiáng)變化、空壓機(jī)工作時(shí)間、空壓機(jī)工作個(gè)數(shù)都與試驗(yàn)吻合較好，這說(shuō)明已經(jīng)找到真實(shí)列車用風(fēng)能力的描述方式.

圖3 主風(fēng)缸壓強(qiáng)及空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)試驗(yàn)與仿真對(duì)比曲線圖

在一個(gè)小時(shí)內(nèi)，空壓機(jī)共啟動(dòng)44次，每次啟動(dòng)幾乎都是兩臺(tái)空壓機(jī)同時(shí)工作，這一個(gè)小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)平均開(kāi)啟壓力為788 kPa；空壓機(jī)工作時(shí)間試驗(yàn)值為1 672 s，占總時(shí)間的46.4%，空壓機(jī)工作時(shí)間仿真值為1 753 s,誤差為4.87%.

螺桿式空壓機(jī)要求啟動(dòng)次數(shù)不大于30次/h，該試驗(yàn)結(jié)果顯然不滿足上述要求，為了使空壓機(jī)工作次數(shù)滿足要求并確保空壓機(jī)工作率盡可能高，首先確定影響空壓機(jī)工作時(shí)間和工作次數(shù)的機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)參數(shù)，分析這些參數(shù)變化對(duì)空壓機(jī)工作時(shí)間和工作次數(shù)的影響趨勢(shì)，然后對(duì)空壓機(jī)工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選.

3 機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)參數(shù)影響

機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)主要參數(shù)有主風(fēng)缸容積、空壓機(jī)開(kāi)啟壓力、空壓機(jī)排氣量.這些參數(shù)對(duì)空壓機(jī)工作次數(shù)和空壓機(jī)工作時(shí)間有一定的影響，為此在仿真程序中以上述試驗(yàn)獲得的列車用風(fēng)為基本需求，以主風(fēng)缸容積、空壓機(jī)開(kāi)啟壓力、空壓機(jī)排氣量為可變參數(shù)，研究這些參數(shù)對(duì)空壓機(jī)工作次數(shù)和工作時(shí)間的影響.在仿真計(jì)算中，根據(jù)機(jī)車設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)測(cè)參數(shù)，兩個(gè)主風(fēng)缸分別為600 L，空壓機(jī)排氣量為2.4 m3/min，空壓機(jī)雙機(jī)啟動(dòng)壓力為788 kPa.以此為基本參數(shù)分析各參數(shù)的影響.

3.1主風(fēng)缸容積對(duì)空壓機(jī)工作參數(shù)的影響

選取主風(fēng)缸容積為變量，在原容積上分別增加10%、20%、30%、40%，將列車試驗(yàn)得到的真實(shí)用風(fēng)使用兩個(gè)用風(fēng)風(fēng)缸的排氣面積描述，即與試驗(yàn)用風(fēng)量一致的條件下，利用仿真程序計(jì)算空壓機(jī)工作時(shí)間和啟動(dòng)次數(shù)，如表1所示.

表1 空壓機(jī)工作時(shí)間和啟動(dòng)次數(shù)

主風(fēng)缸容積對(duì)空壓機(jī)工作時(shí)間和啟動(dòng)次數(shù)的影響如圖4所示.從圖中可以看出當(dāng)主風(fēng)缸容積增大時(shí)，空壓機(jī)工作次數(shù)減小，在計(jì)算主風(fēng)缸容積變化范圍內(nèi)，并沒(méi)有使空壓機(jī)每小時(shí)啟停次數(shù)降低在30次/h以下.因?yàn)橹黠L(fēng)缸容積涉及到機(jī)車空間布置問(wèn)題，主風(fēng)缸容積不能無(wú)限增大，因此僅調(diào)整主風(fēng)缸容積滿足標(biāo)準(zhǔn)要求方案不可行，必須在幾個(gè)參數(shù)間協(xié)調(diào)調(diào)整才能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求.從空壓機(jī)工作時(shí)間看，主風(fēng)缸容積變化后，空壓機(jī)工作時(shí)間變化不大，最多相差約13 s，因此改變主風(fēng)缸容積不會(huì)對(duì)空壓機(jī)工作時(shí)間帶來(lái)不利影響.

圖4 主風(fēng)缸容積對(duì)空壓機(jī)工作次數(shù)影響

3.2空壓機(jī)開(kāi)啟壓力對(duì)空壓機(jī)工作參數(shù)的影響

將現(xiàn)在列車空壓機(jī)開(kāi)啟壓力設(shè)置為基準(zhǔn)，將空壓機(jī)雙機(jī)開(kāi)啟壓力分別減小2%、4%、6%、8%，利用仿真程序計(jì)算空壓機(jī)工作時(shí)間和啟停次數(shù).計(jì)算結(jié)果空壓機(jī)工作次數(shù)分別為44、41、36、32次，如圖5所示，工作時(shí)間分別為1738.2、1742.6、1 745.5、1 750.3 s.從圖中可以看出當(dāng)空壓機(jī)開(kāi)啟壓力減小時(shí)，空壓機(jī)工作次數(shù)明顯減小.這說(shuō)明空壓機(jī)啟動(dòng)壓力太大，并不利于減少空壓機(jī)啟停次數(shù)，但是如果空壓機(jī)啟動(dòng)壓力太小，可能會(huì)出現(xiàn)主風(fēng)缸壓力過(guò)低的情況，從仿真結(jié)果看，當(dāng)空壓機(jī)啟動(dòng)壓力減小8%后(725 kPa)，主風(fēng)缸最低壓力為725 kPa，足以保證列車用風(fēng)系統(tǒng)的用風(fēng)壓力.

圖5 空壓機(jī)開(kāi)啟壓力對(duì)啟停次數(shù)影響

3.3空壓機(jī)排氣量對(duì)工作參數(shù)的影響

將空壓機(jī)排氣量在原排氣量基礎(chǔ)上分別減小5%、10%、15%、20%，計(jì)算空壓機(jī)工作次數(shù)分別為44、44、42、39次，空壓機(jī)工作次數(shù)隨排氣量變化如圖6所示，從圖中可以看出空壓機(jī)排氣量減小時(shí)，空壓機(jī)工作次數(shù)減少，但是減少的幅度并不大.4種方案對(duì)應(yīng)的空壓機(jī)工作時(shí)間分別為1839.7、1 939.4、2 052.9、2 187.4 s.從空壓機(jī)排氣量對(duì)工作時(shí)間影響看,排氣量越小,工作時(shí)間越長(zhǎng)，從本計(jì)算范圍看，當(dāng)空壓機(jī)排氣量減小20%后，空壓機(jī)工作時(shí)間增加18.9%.

圖6 空壓機(jī)排氣量對(duì)工作次數(shù)影響

以上所有計(jì)算中，主風(fēng)缸最低壓力都是設(shè)定的空壓機(jī)雙機(jī)啟動(dòng)壓力，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在空壓機(jī)啟動(dòng)后主風(fēng)缸壓力繼續(xù)下降的現(xiàn)象.由此可以得出，上述的壓力設(shè)定，均能滿足列車用風(fēng)需求，不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)榱熊囉蔑L(fēng)需求過(guò)大，主風(fēng)缸壓力過(guò)低的現(xiàn)象.

4 空壓機(jī)工作參數(shù)設(shè)計(jì)空間

當(dāng)?shù)玫揭陨先齻€(gè)重要參數(shù)對(duì)空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)影響后，對(duì)現(xiàn)有列車中參數(shù)進(jìn)一步修正以獲得滿足要求的空壓機(jī)啟停次數(shù).為此將現(xiàn)有列車實(shí)際參數(shù)作為基本參數(shù)，通過(guò)改變其中一個(gè)參數(shù)，獲得空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)為30 次/h的邊界區(qū)域，進(jìn)而尋找到在現(xiàn)有列車參數(shù)條件下修改某一個(gè)參數(shù)就能夠獲得滿足標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)區(qū)間.

當(dāng)機(jī)車主風(fēng)缸總?cè)莘e為1 200 L時(shí)，調(diào)整雙空壓機(jī)啟動(dòng)壓力和空壓機(jī)排氣量，得到空壓機(jī)工作次數(shù)的曲線如圖7所示.圖7中陰影部分為空壓機(jī)啟停滿足30 次/h需求.由圖可知，在空壓機(jī)啟停次數(shù)一定的情況下，空壓機(jī)排氣量增加，則需要對(duì)應(yīng)的開(kāi)啟壓力降低，反之則需要空壓機(jī)開(kāi)啟壓力增加.因此針對(duì)試驗(yàn)測(cè)得的空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)太高的現(xiàn)象，可以通過(guò)降低空壓機(jī)啟動(dòng)壓力的方法解決.按現(xiàn)有機(jī)車主風(fēng)缸和空壓機(jī)參數(shù)，如果不設(shè)單機(jī)啟動(dòng)，僅設(shè)置雙機(jī)同時(shí)啟動(dòng)壓力，則啟動(dòng)壓力不得高于710 kPa.如果雙機(jī)啟動(dòng)壓力設(shè)置在750kPa，空壓機(jī)排氣量則不得高于2.0 m3/min.圖8是空壓機(jī)雙機(jī)啟動(dòng)壓力為788 kPa時(shí)(實(shí)測(cè)客運(yùn)列車雙機(jī)啟動(dòng)壓力)，空壓機(jī)排氣量和主風(fēng)缸容積對(duì)空壓機(jī)啟停次數(shù)的影響.圖中陰影部分是空壓機(jī)滿足啟動(dòng)30 次/h條件的可行區(qū)域.由圖可以看出，隨著主風(fēng)缸容積增加，空壓機(jī)的排氣量許用范圍在不斷增大.例如當(dāng)主風(fēng)缸容積由1 400 L增加到1 800 L時(shí)，空壓機(jī)排氣量最大值從1.95增加到2.2 m3/min.

圖7 空壓機(jī)排氣量和開(kāi)啟壓力對(duì)啟停次數(shù)影響

圖8 空壓機(jī)排氣量主風(fēng)缸容積對(duì)空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)影響

圖9為空壓機(jī)排氣量(2.4 m3/min)固定情況下，空壓機(jī)開(kāi)啟壓力和主風(fēng)缸容積對(duì)空壓機(jī)啟停次數(shù)的影響.由圖可知，當(dāng)主風(fēng)缸容積增加時(shí)，空壓機(jī)開(kāi)啟壓力許用范圍增加，對(duì)開(kāi)啟壓力要求更低.由圖中可以查的，如果主風(fēng)缸容積為1 400 L，那么雙機(jī)啟動(dòng)壓力不得高于740 kPa.如果主風(fēng)缸容積為1 600 L，空壓機(jī)啟動(dòng)壓力不得高于755 kPa大主風(fēng)缸容積時(shí)，開(kāi)啟壓力范圍可以更大.

圖9 壓縮機(jī)開(kāi)啟壓力和主風(fēng)缸容積對(duì)空壓機(jī)啟停次數(shù)的影響

5 結(jié)論

本文建立基于氣體流動(dòng)理論的機(jī)車風(fēng)源系統(tǒng)和列車用風(fēng)系統(tǒng)模型，首先根據(jù)客車線路試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定列車用風(fēng)量，在此基礎(chǔ)上，分析了主風(fēng)缸容積、空壓機(jī)開(kāi)啟壓力、空壓機(jī)排氣量對(duì)空壓機(jī)啟停次數(shù)的影響，并根據(jù)現(xiàn)車數(shù)據(jù)，給出了各種參數(shù)選擇空間，得出如下結(jié)論：

(1)增大主風(fēng)缸容積或者減小空壓機(jī)開(kāi)啟壓力可以明顯減少空壓機(jī)工作次數(shù)，并且對(duì)空壓機(jī)工作時(shí)間沒(méi)有太大影響；

(2)空壓機(jī)排氣量減小將使空壓機(jī)工作時(shí)間增加，空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)略有減少；

(3)在主風(fēng)缸容積和空壓機(jī)排氣量確定情況下，可以通過(guò)降低空壓機(jī)開(kāi)啟壓力的方法降低空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)；

(4)空壓機(jī)排氣量和開(kāi)啟壓力對(duì)空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)影響具有相反的作用，當(dāng)排氣量增加時(shí)需要對(duì)應(yīng)減小啟動(dòng)壓力，當(dāng)排氣量減小時(shí)可以適當(dāng)增加啟動(dòng)壓力以保證空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)滿足要求；

(5)在保證空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)一定的條件下，增加主風(fēng)缸容積，空壓機(jī)排氣量或者開(kāi)啟壓力許用范圍增大.

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SimulationResearchonTrain′sCompressedAirSupplyandConsumptionAbility

WEI Wei1, ZHANG Changdong1, WANG Chunbing2

(1.School of Traffic and Transportation Engineering, Dalian Jiaotong University, Dalian 116028, China; 2. CRRC Dalian Co., Ltd, Dalian 116022, China)

The frequent starting of air compressor influences the fatigue life of air compressor and the air supply ability, even damages the safety of train running. The locomotive air supply and train air consumption system model was established. First, the train air consumption data were obtained from train in-site experiment. Under the actual conditions of air consumption of the train, the influences of the volume of main reservoir, the capacity of air compressor and the opening pressure of air compressor on opening times and working time of air compressor were analyzed. It shows the increasing in volume of main cylinder, decreasing of capacity of air compressor and decreasing opening pressure will reduce the opening times of air compressor and can meet the demand of train air consumption. In order to ensure that the starting of air compressor is not more than 30 times/h, the feasible ranges of the two parameters are given when one parameter is fixed.

train; locomotive; air supply ability; air compressor; air brake; air spring

1673- 9590(2017)06- 0019- 06

2017-01-13

中國(guó)鐵路總公司科技開(kāi)發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目(2015J007-0)

魏偉(1963-)，男，教授，博士，主要從事列車空氣制動(dòng)與縱向動(dòng)力學(xué)的研究

E-mailweiwei43@163.com.

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