100 t 鋼材運輸平車制動裝置改造工藝性研究

畢研帥，李 政，于連玉

（中車山東機車車輛有限公司，山東 濟南25002）

1 背景

2020 年公司與某鋼鐵廠就100 t 鋼材運輸平車簽訂了制動裝置改造項目合同，該批鋼材運輸平車都裝有部分制動零部件，配置為GK 三通閥，356X254 制動缸，ST-600 型閘調器，轉向架基礎制動裝置采用吊掛式制動梁，游動杠桿與軌面成角50°。用戶的要求為：改造加裝的制動裝置采用國內鐵道車輛常用的配置，改造現有轉向架基礎制動裝置，取消脫軌制動裝置，但必須加裝無級空重車調整裝置，各零部件應具有互換性，以便維修，需盡快交貨。

為此，根據用戶的要求，依據國內鐵路車輛常用制動配置及該鋼材運輸平車的結構特點進行了制動裝置設計，采用的具體配置如表1 所示[1]。

表1 空氣制動裝置主要配置

2 工藝性研究

在近20 年的使用過程中，車輛的結構發生變形，主要參數尺寸無法統一，這對制動附屬件的安裝影響很大，在改造過程中，應充分考慮制動附屬件的位置安裝，以減少返工、廢料等造成的浪費。

2.1 工藝布局考慮

制動裝置的改造、安裝應考慮整個工藝流水節拍問題，應考慮工藝的布局、各個工序的工藝分工。該鋼材運輸平車制動裝置改造應進行如下工作：①原有制動部件的拆除；②原有底架附屬件的拆除；③底架附屬件的劃線；④底架附屬件焊接；⑤制動裝置的組裝；⑥車輛相關試驗包括單車試驗以及閘瓦壓力試驗。

為了方便制動附屬件的劃線和焊接，該車輛應放置在底架翻轉胎上進行改造、安裝，這樣既能提高劃線定位的準確性又能保證制動附屬件的焊接質量，而且由于各個橫梁的尺寸、外形等發生變化，個別吊座需配焊，需進行預組裝，在翻轉胎上預組裝操作也更為方便。由于該批鋼材運輸平車裝有車鉤及焊接了地板，考慮公司現有底架翻轉胎的結構需對車鉤緩沖裝置進行拆除，該車采用13 號上作用式車鉤，拆除方案相對簡單，只需將托梁及安全托板的緊固螺栓進行拆解便可實現，方案可行。

2.2 主管孔的工藝性改造

改造設計時參考了車輛原有管路的布局，這樣減少了主管過孔的數量，考慮到火焰切割主管孔的工藝性不強，容易出現割傷母材等缺陷，優先選擇鉆孔的加工工藝，采用磁力鉆吸附、空心鉆鉆頭，極大地提高鉆孔效率的同時也能保證切割質量。

2.3 制動附屬件的定位

改造過程中，應遵循120 閥、制動缸、各個風缸的定位基準統一、局部管路布局修改的原則，先確定車體中心，根據車體中心依次確定120 閥安裝座、制動缸座、各風缸吊座的位置，這樣能最大程度上確保每個車的制動裝置位置相對一致，提高了制動管路安裝的可互換型，方便工人下料制作制動管，減少浪費的同時，也方便用戶日后維護、檢修。

2.4 主管吊座的布局

從100 t 鋼材運輸平車現狀來看，車體撓度變化很大，新造車輛的車體鋼結構空車工況下撓度一般控制為正撓度2～12 mm，而鋼材運輸平車在長期的運行使用過程中，其車體鋼結構在空車工況下撓度普遍為負值，這樣隨著車輛載重的增加，車體鋼結構撓度會負撓度更大，增大了制動附屬件與制動管路之間的應力，容易造成制動管路泄露或折裂，影響行車安全。因此，主管吊座根據車輛實際撓度變化情況，以車體兩側沿車體中心方向，每個吊座以設計名義值遞減1～2 mm，用于配合車體鋼結構撓度，具體以車輛實際撓度測量值為準，進行適當調整。

2.5 各支管吊座布局

各支管吊座與管路成直線方向布置的管路，可以焊接其吊座與車體鋼結構的焊縫，其余方向定位的管吊座應先點焊，待制動裝置試裝合格后再焊接，避免個別車輛因組裝尺寸問題造成管吊卡無法安裝。

2.6 調整工藝墊板的添加

由于每個車輛的外形尺寸不一致，在制動裝置組裝中仍會出現影響組裝的情況，考慮到各個主管吊座的位置、各個支管吊座的位置，但對于一些閥類的安裝即使考慮到以120閥安裝座定位，但其位置受到其他零部件影響，仍存在組裝困難的問題。例如WG-1 型傳感閥的安裝，其觸頭需要確保與轉向架側架上平面的距離尺寸，由于每個車的底架枕梁處變形量不同，傳感閥觸頭距離側架上平面的距離就會不同，這樣需要考慮在轉向架側架上平面焊接調整墊板，或者在傳感閥上部安裝面上加裝調整板，用于調整觸頭的高度，考慮交貨周期和用戶使用維護，確定在轉向架側架上平面加裝調整墊板，用螺栓連接在轉向架上。

2.7 轉向架基礎制動改造

轉向架原有的基礎制動裝置采用吊掛式制動梁，游動杠桿與軌面成角50°，為保證其大體結構不變，提高改造效率，只進行了局部改造，對制動梁進行改造、加裝。該車加裝無級空重車調整裝置，需對轉向架彈簧撓度進行測試。由于不清楚彈簧的撓度變化，長周期使用時彈簧是否發生永久變形，需對轉向架進行整體壓噸，在壓噸機工作臺下，測量轉向架自由狀態高度，然后以車體鋼結構的質量進行壓噸，得出空車轉向架彈簧撓度，并與實際落車后的整車高度進行比對，得出空車工況下轉向架高度。然后以5 t 為基礎參數遞增，測量撓度變化，多次測量得出彈簧撓度。

2.8 旁承間隙調整

車輛在吊裝、改造時，車體鋼結構與轉向架多次分離，轉向架也進行了局部改造，在整車落成后，應進行車輛的旁承間隙檢測，對不符合標準規定的旁承間隙進行調整，合格后方可進行單車試驗。

3 工藝改造

按照以上工藝改造思路對100 t 鋼材運輸平車進行制動裝置改造：①將車鉤緩沖裝置拆除，存放于備料箱中；②將車體鋼結構與轉向架分離后，將車體鋼結構吊裝至底架翻轉胎上，拆除原有制動裝置零部件，并切除原有底架附屬件；③先找出車體的橫向中心和縱向中心，劃線組裝120 閥吊座；④以120 閥吊座中心為基準劃線組裝其他零部件吊座；⑤局部吊座焊接；⑥試裝制動裝置零部件；⑦拆除試裝的制動裝置零部件，焊接底架附屬件；⑧制動裝置零部件組裝；⑨整車落成，進行旁承間隙調整。

4 改造后驗證

改造過程符合預期效果，制動裝置組裝符合TB/T 2231.2—2018《鐵道貨車制動系統第2 部分：貨車》相關的要求，制動裝置加裝無返工問題、廢料問題，節約了成本。

制動裝置改造后，整車落成后須進行單車試驗及閘瓦壓力試驗，制動單車試驗時，空車工況制動時制動缸壓力為170 kPa，半重工況下制動時制動缸壓力為240 kPa，重車工況制動時制動缸壓力為353 kPa，符合TB/T 1492—2017《鐵道車輛制動機單車方法》規定的采用TWG-1 型傳感閥的制動裝置空車工況制動時制動缸壓力為（160±20）kPa，半重工況下制動時制動缸壓力為（250±30）kPa，重車工況制動時制動缸壓力為（360±20）kPa 的要求[2]，依據TB/T 2231.2—2018《鐵道車輛制動系統 第2 部分：貨車》鐵路相關部文標準進行閘瓦壓力試驗，經試驗，符合相關標準的規定，滿足用戶使用要求。

5 總結

國家優化調整貨物運輸結構，以推進大宗貨物運輸“公轉鐵”“公轉水”為主攻方向[3]，大幅提升鐵路貨運比例。在國家推行“公轉鐵”戰略背景之下，對于一些鋼鐵企業的運輸結構而言，鐵路運輸方式將明顯增加，廠內鐵路線路、鐵路運行狀況，相應的配套設施等都得到改進，而鋼鐵廠現有鐵路自備車存在制動裝置老舊破損或沒有裝用制動裝置現象，制動停車問題一直存在，影響車輛編組和裝載質量的同時，影響行車安全，在車輛的載重、編組等方面顯得時效性極差，車輛利用率較低，制動裝置改造升級迫在眉睫。本文從工藝性、成本、維修，配件生產周期等方面考慮，對100 t 鋼材運輸平車制動裝置進行改造，希望能為其他類似制動裝置改造工藝提供一些參考。