動(dòng)車(chē)組用增粘裝置應(yīng)用研究

張永生

摘? 要：文章以動(dòng)車(chē)組增粘裝置應(yīng)用情況為切入點(diǎn)，對(duì)各種增粘措施對(duì)比分析，提出了各種增粘措施的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了動(dòng)車(chē)組宜采用的增粘措施建議，提出了動(dòng)車(chē)組撒砂配置原則。并從運(yùn)用調(diào)查、撒砂量計(jì)算情況方面對(duì)撒砂量需求進(jìn)行了調(diào)查分析，提出了動(dòng)車(chē)組砂箱容量設(shè)置建議觀點(diǎn)。為動(dòng)車(chē)組設(shè)計(jì)制造時(shí)，增粘裝置的選型配置提供參考。

關(guān)鍵詞：輪軌粘著;增粘;踏面清掃裝置;陶瓷粒子;撒砂裝置

1、引言

為改善動(dòng)車(chē)組制動(dòng)過(guò)程中輪軌粘著情況，國(guó)內(nèi)外動(dòng)車(chē)組均設(shè)增粘裝置，主要有：設(shè)踏面清掃裝置、陶瓷粒子噴射裝置、撒砂裝置等。各種增粘方式均能夠起到一定的增粘效果，但是存在優(yōu)劣。通過(guò)國(guó)動(dòng)車(chē)組采用的增粘方式對(duì)比分析及運(yùn)用調(diào)查情況，提出了動(dòng)車(chē)組增粘裝置選型配置建議。

2、國(guó)內(nèi)外增粘裝置應(yīng)用情況

2.1日本新干線(xiàn)500系、700系、800系、E5采用踏面清掃及噴灑陶瓷粒子方式，每軸設(shè)踏面清掃裝置。500系（16編組）及E5（10輛編組）共4個(gè)車(chē)設(shè)噴灑陶瓷粒子噴射裝置，其他僅頭車(chē)設(shè)置。

2.2歐洲增粘方式多采用撒砂裝置。

2.3國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況

2.3.1 CRH2、CRH380A/AL系列動(dòng)車(chē)組

1）采用優(yōu)先采用踏面清掃裝置及增粘控制，每軸設(shè)置踏面清掃裝置，自動(dòng)動(dòng)作，條件如下：

• CRH2A/B/E、CRH2C一階段型動(dòng)車(chē)組：在30km/h以上且有制動(dòng)指令、或者檢測(cè)空轉(zhuǎn)（只適用于M車(chē)）、或者檢測(cè)滑行時(shí)，踏面清掃電磁閥持續(xù)動(dòng)作。
• CRH2C二階段、CRH380A/AL型動(dòng)車(chē)組：在30km/h以上且有制動(dòng)指令、或者檢測(cè)空轉(zhuǎn)（只適用于M車(chē)）、或者檢測(cè)滑行時(shí)、踏面清掃電磁閥間歇?jiǎng)幼鳌?/li>
• ）設(shè)置撒砂裝置作為輔助增粘措施，設(shè)手動(dòng)撒砂及自動(dòng)撒砂方式。

2.3.2 其他車(chē)型動(dòng)車(chē)組

采用撒砂裝置進(jìn)行增粘控制，采用手動(dòng)撒砂或自動(dòng)撒砂方式。

3、增粘效果對(duì)比分析

3.1 踏面清掃裝置

可有效抑制踏面剝離、多邊形磨耗，避免輪軌沖擊過(guò)大，提升轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)可靠性;不受行車(chē)風(fēng)、環(huán)境風(fēng)影響，不污染環(huán)境;含有硬質(zhì)合金粒子（氧化鋁、氧化硅），在持續(xù)壓緊踏面作用下，車(chē)輪踏面形成大量的微小凸起，破壞輪軌間水膜、油膜，有效提升粘著系數(shù)，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表明可提高輪軌粘著系數(shù)91.9%～126.6%，在國(guó)內(nèi)外高鐵列車(chē)上應(yīng)用廣泛。

3.2 陶瓷粒子噴射裝置

硬度高，高速?lài)娫谳啞④夐g，起到增粘效果，陶瓷粒子箱容積需求小（一般1L容量），目前國(guó)內(nèi)無(wú)成熟制造企業(yè)，且國(guó)內(nèi)無(wú)應(yīng)用業(yè)績(jī)。

3.3 撒砂裝置

在輪軌有油粘著惡劣工況下，提高粘著效果顯著;在國(guó)內(nèi)外高鐵列車(chē)上應(yīng)用廣泛。

易造成隧道中懸浮沙塵;撒砂過(guò)量時(shí)易阻塞道岔、妨礙輪軌信號(hào)傳遞;高速工況下撒砂增粘效果會(huì)減弱。

3.4線(xiàn)路試驗(yàn)情況

采用減摩液方式模擬輪軌粘著惡劣工況，進(jìn)行不同工況線(xiàn)路防滑試驗(yàn)，測(cè)試制動(dòng)距離，試驗(yàn)結(jié)果如見(jiàn)表1。

3.5 小結(jié)

踏面清掃裝置更環(huán)保，但在輪軌粘著惡劣工況，撒砂裝置增粘效果更明顯。在制動(dòng)過(guò)程中，可優(yōu)先采用踏面清掃裝置進(jìn)行增粘，在輪軌粘著惡劣工況下，需采用撒砂裝置進(jìn)行增粘，保證行車(chē)安全。

4、撒砂布置淺析

考慮端部車(chē)輛輪軌粘著惡劣、電制優(yōu)先、對(duì)稱(chēng)布置、以及既有動(dòng)車(chē)組軸重限制等因素，選擇撒砂裝置布置車(chē)號(hào)。

輪軌粘著：頭部車(chē)輛相對(duì)尾部粘著惡劣，建議布置在列車(chē)兩端車(chē)廂;

牽引空轉(zhuǎn)：考慮輪軌粘著惡劣時(shí)牽引空轉(zhuǎn)，應(yīng)考慮部分動(dòng)車(chē)加裝;

電制優(yōu)先：考慮電制動(dòng)優(yōu)先，易出現(xiàn)滑行，應(yīng)考慮部分動(dòng)車(chē)加裝;

對(duì)稱(chēng)布置：保證兩端控車(chē)時(shí)，撒砂效果一致性;

軸重影響：選擇軸重余量大的車(chē)輛設(shè)置。

以CRH380A、CRH380AL撒砂裝置布置為例，CRH380A選擇1、2、7、8車(chē)設(shè)置撒砂裝置，每列設(shè)6套撒砂裝置;CRH380AL選擇1、2、7、10、15、16車(chē)設(shè)置，每列10套撒砂裝置。

5、撒砂需求調(diào)查分析

5.1 運(yùn)用調(diào)查

根據(jù)國(guó)內(nèi)高鐵G101次、G134次交路制動(dòng)級(jí)位統(tǒng)計(jì)及波形顯示，在降速過(guò)程中主要施加B1-B4級(jí)制動(dòng)，在站停期間常施加B7級(jí)制動(dòng)，基本不施加緊急制動(dòng)EB，具體見(jiàn)圖3、圖4、圖5、圖6示例。

5.2 撒砂量計(jì)算情況

以CRH2、CRH380A/AL系列動(dòng)車(chē)組為例，計(jì)算撒砂量需求。

進(jìn)站用砂校核：以80km/h進(jìn)站，施加7N級(jí)制動(dòng)并一直撒砂，需撒0.333L/次。京滬高鐵共22站，假定11站需撒砂，每砂箱需撒3.67L/天，若采用8L砂箱可滿(mǎn)足2天運(yùn)用需求。

緊急用砂校核：300km/h動(dòng)車(chē)組：緊急制動(dòng)減速至停車(chē)且一直撒砂，每次需撒砂1.144L;8L砂箱可滿(mǎn)足7次緊急制動(dòng)減速至停車(chē)操作;250km/h動(dòng)車(chē)組：緊急制動(dòng)減速至停車(chē)且一直撒砂，每次需撒砂0.815L;若采用8L砂箱可滿(mǎn)足9次緊急制動(dòng)減速至停車(chē)操作。

5.3 小結(jié)

在大級(jí)別制動(dòng)過(guò)程，輪軌粘著情況不良時(shí)，動(dòng)車(chē)組易發(fā)生嚴(yán)重滑行，這時(shí)需操作撒砂進(jìn)行增粘。運(yùn)用過(guò)程中，對(duì)撒砂需求量有限，在用戶(hù)接受情況下，可適當(dāng)考慮降低砂箱容量。

6、結(jié)語(yǔ)

踏面清掃裝置環(huán)保，撒砂裝置增粘效果明顯，可優(yōu)先采用踏面清掃裝置進(jìn)行增粘，撒砂裝置作為輔助增粘措施，保證動(dòng)車(chē)組制動(dòng)距離，確保行車(chē)安全。撒砂布置時(shí)，考慮端部車(chē)輛輪軌粘著惡劣、電制優(yōu)先、對(duì)稱(chēng)布置、以及軸重限制等因素。運(yùn)用過(guò)程中，撒砂需求量有限，可根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)置合適容量砂箱。

參考文獻(xiàn)

[1]? 裴頂峰，張國(guó)文，黨佳，賀春江，惠風(fēng). 動(dòng)車(chē)踏面清掃器研磨子的研制[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué)，2011，32（3）：142-144。