机车制动机平均管压力控制原理分析

引言

重载技术是铁路技术发展方向之一,而机车重联是实现重载技术的重要环节,机车重联即两台或多台机车连接在一起组成重联机车运用。国内主型机车制动机均通过设置平均管来实现重联机车的制动缸压力控制,本务机车(以下简称"本机")控制并输出平均管压力,补机接收平均管压力,并根据接收的平均管压力,通过作用阀进行流量放大后,控制补机制动缸压力。目前,国内主型电力机车的制动机主要有DK-2型机车制动机、CCBⅡ型机车制动机和Eurotrol型机车制动机3种,这3种制动机的平均管压力控制原理均不一样,本文将对这3种制动机的平均管压力控制原理进行介绍和分析,对下一代机车制动机的设计有着一定的启发作用。

1DK-2型机车制动机平均管压力控制原理

1.1本机平均管压力控制

如图1所示,DK-2型机车制动机在本机状态下,自动制动时,电子分配阀根据列车管减压量计算出制动缸的预控压力值,输出制动缸预控压力至切换阀:同时,空气分配阀也根据列车管减压量输出对应的作用风缸压力至切换阀。

此时,切换阀输出电子分配阀的压力至作用阀预控腔室和作用管,而作用管至重联阀的气路被截止,作用阀输出与制动缸预控压力相等的大流量压力,经空电联锁阀后,作用阀输出的压力到达比较阀,比较阀输出紧急旁路和作用阀的输出压力中较大的压力至I架制动缸、1架制动缸以及重联阀。此时,在本机状态下重联阀连通制动缸管和平均管,作用阀或紧急旁路控制输出的压力经重联阀输出至平均管,平均管压力与制动缸压力相等,平均管压力由控制制动缸压力的作用阀或紧急旁路控制。

单独制动时,由电子分配阀输出与单独制动指令相对应的制动缸预控压力至切换阀,切换阀输出制动缸预控压力至作用阀预控腔室,作用阀输出与制动缸预控压力相等的大流量压力,经空电联锁阀后,作用阀输出的压力到达比较阀,比较阀输出紧急旁路和作用阀的输出压力中较大的压力至Ⅱ架制动缸、1架制动缸以及重联阀。此时,在本机状态下重联阀连通制动缸管和平均管,作用阀或紧急旁路控制输出的压力经重联阀输出至平均管,平均管压力与制动缸压力相等,平均管压力由控制制动缸压力的作用阀或紧急旁路控制。

1.2补机平均管压力控制

如图2所示,DK-2型机车制动机在补机状态下,补机接收平均管的压力,此时重联阀连通平均管和作用管,制动缸管被截止。平均管的压力经作用管进入作用阀的预控腔室,作用阀输出与平均管压力相等的大流量压力,经空电联锁阀后,作用阀输出的压力到达比较阀,比较阀输出紧急旁路和作用阀的输出压力中较大的压力至I架制动缸、Ⅱ架制动缸以及重联阀。此时制动缸管被截止,补机输出的I架制动缸、Ⅱ架制动缸压力由平均管压力控制。

2CCBⅡ型机车制动机平均管压力控制原理

2.1本机平均管压力控制

CCBⅡ型机车制动机是按模块化设计的分布式网络控制电空制动机,制动机内部有专门的20CP模块控制平均管压力。如图3所示,CCBⅡ型机车制动机在本机状态下,20CP模块根据列车管减压量和/或制动手柄的命令,控制平均管预控部件输出平均管预控压力至平均管作用阀,平均管作用阀根据预控压力输出大流量的空气压力,输出的压力经平均管遮断阀(本机时平均管遮断阀为打开状态)后,输出至平均管[3],平均管压力由20CP模块独立控制。

2.2补机平均管压力控制

如图4所示,CCBⅡ型机车制动机在补机状态下,通过平均管接收平均管的压力,平均管压力经比较阀进入作用阀预控腔室,作用阀输出与预控腔室压力相等的大流量压力至I架制动缸、Ⅱ架制动缸,从而实现补机制动缸压力由平均管控制的功能。

3Eurotrol型机车制动机平均管压力控制原理

3.1本机平均管压力控制

如图5所示,Eurotrol型机车制动机在本机状态下,自动制动时,电子分配阀根据列车管减压量计算出制动缸的预控压力值,输出制动缸预控压力至切换阀:同时,空气分配阀也根据列车管减压量输出对应的作用风缸压力至切换阀。此时,切换阀输出电子分配阀的压力至比较阀2。由于处于本机状态,平均管切换阀不输出平均管压力至比较阀2,比较阀2输出电子分配阀的压力至作用阀和比较阀3。作用阀输出与预控腔室压力相等的大流量压力至I架制动缸、Ⅱ架制动缸。比较阀3输出电子分配阀和来自单独预控部件的单独制动预控压力中较大的压力至平均管作用阀预控腔室,平均管作用阀经平均管切换阀输出平均管压力。

单独制动时,单独预控部件直接输出单独制动预控压力至比较阀3,比较阀3输出单独制动预控压力至平均管作用阀预控腔室,平均管作用阀经平均管切换阀输出平均管压力。

平均管压力由单独的平均管作用阀和平均管切换阀控制。

3.2补机平均管压力控制

如图6所示,Eurotrol型机车制动机在补机状态下,平均管切换阀切断平均管作用阀输出,导通平均管至比较阀2的气路。此时,平均管的压力可输入至比较阀2,经比较阀2后,进入作用阀预控腔室和比较阀3。作用阀输出与预控腔室压力相等的大流量压力至I架制动缸、I架制动缸,实现补机制动缸压力由平均管控制的功能。

4各平均管压力控制原理优点总结

目前,DK-2型机车制动机、CCBⅡ型机车制动机和Eurotrol型机车制动机的平均管压力控制原理各有优点:

(1)DK-2型机车制动机的平均管压力控制直接由制动缸完成,平均管压力控制比较简单,参与压力控制的部件较少,缺点在于重联机车的单元增加后,由于平均管的长度增加,平均管容积变大,平均管的压力响应将会变慢。

(2)CCBⅡ型机车制动机的平均管压力控制由专门的模块控制,压力控制较精确,且平均管压力控制与制动缸完全独立,可靠性较高。此外,在多节机车重联时,平均管的压力同步性较好。

(3)Eurotrol型机车制动机的平均管压力控制由专门的平均管作用阀和平均管切换阀控制,完全由气路和阀类部件实现,控制方面较简单。此外,由于设置了专门的平均管作用阀,在多节机车重联时,平均管的压力同步性较好。