关于铁路货车制动系统介绍及发展的思考

关于铁路货车制动系统介绍及发展的思考

周建成

中车齐齐哈尔车辆有限公司大连研发开发中心 大连 116052

【摘  要】对国内外铁路货车的制动系统技术的发展现状进行了阐述，对比分析了电控空气制动系统（ECP）和机车无线同步操纵技术（LOCOTROL）在铁路重载货车中的应用，并对铁路重载货车制动技术发展进行了一些思考。

【关键词】铁路货车；制动技术；电控空气制动系统（ECP）

铁路货车是完成铁路货物运输任务的运载工具，而制动装置是铁路货车的重要组成部分之一，是机车车辆实施减速和停车作用的执行机构，是确保列车运行安全的必备装置。铁路货车随经济发展而不断向高速、重载发展，列车制动的重要性也不仅仅是安全问题，制动已经成为制约列车速度和牵引质量进一步提高的重要因素。

1 国内外铁路货车制动系统发展

1.1北美铁路货车制动系统的发展

美国在1933年为了满足铁路货运的需求，开发了AB型制动机取代了K型阀。1968年将AB型空气控制阀改进为ABD型空气控制。1975年，为了适应长大货车进一步发展的需要，在ABD型空气控制阀基础上增添了常用制动加速阀（简称“W”阀，也称连续局减阀）而改称ABDW型货车空气控制阀，以改善常用制动距离，并于1977年正式定型，代替ABD型空气控制阀装于新造货车上。后又在ABDW型空气控制阀基础上做局部改进后定型为ABDX型空气控制阀。

ABDX控制阀属于二压力控制阀，通过列车管与副风缸间压差实现制动、缓解和保压等功能。该控制阀具有多种适应长大列车的性能，主要有局部减压、紧急放风、紧急增压、常用制动加速和加速缓解等作用，促进了列车的制动、缓解性能，增大了列车的制动、缓解波速，减少列车的纵向冲动。

1.2我国铁路货车制动系统的发展

我国货车制动技术经历了从仿制、改造到自主研制的发展历程。建国初期，由于我国铁路机车车辆来自世界许多国家，制动装置以K型制动机为主。随着载重50t以上新造货车的投入运用，1956年研制在K型制动机的基础上可以提高重车制动率的GK型制动机。由于铁路运输的不断发展，车辆的载重和速度都相应提高，于1961年开始研制103型空气制动机，1989年在103型空气制动机基础上进行改进，将其间接作用原理改为直接作用原理，同时增加加速缓解作用，保留103型空气制动机原有优点，借鉴国外制动机的先进经验，全面调整了原有参数。此改进方案于1993年通过铁道部技术鉴定后定型为120型空气制动机并批量装车。120型空气制动机自此成为我国货运列车的主型制动机。2003年，为了使120型空气控制阀无论是单独使用或与ECP、 Locotrol配套使用时都能满足重载运输要求，开始在120型空气控制阀的基础上改进设计，增加常用加速制动功能，研制了120-1型货车空气控制阀。并于2005年1月通过了部级技术审查会。同年5月，随同新C80型敞车投入大秦线运用考验。

2 货运列车制动系统的发展方向

目前，重载铁路货车制动系统发展采用机车无线同步操纵技术（LOCOTROL）和电控空气制动系统（ECP）两种技术，均已在美国、加拿大、南非和澳大利亚等国重载运输列车上广泛应用。我国运输部门在2003年使用 LOCOTROL技术的重载列车去运输超过万吨的煤炭。2014年4月己经成功试验开行了3万吨重载组合列车。

2.1机车无线同步操纵技术（LOCOTROL）

1959年，美国在开行的重载列车的中部（和/或后部）加挂机车，以增大机车牵引能力，加挂的机车均为独立操纵方式，前后部机车司机间的信号传递方式为事先约定的汽笛声，再后来改为无线电话传递。

随着货车技术的发展，列车编组及载重增加，这种操纵方式同步性差的弊端凸显出来，直接导致列车纵向冲动力增大，影响行车安全。为此美国开始研究利用电传递信号，实现前后机车同步操纵，其信号传递方式分为无线和有线两种。

1959年，美国进行了LOCOTROL系统的试验，该系统由安装在头部机车上的主控设备和安装在从控机车的受控设备及无线通信系统组成。3年后开始用于编组200辆的18000t列车上，于1964年美国几大铁路公司相继大量釆用该系统，20世纪70年代，该技术被澳大利亚、巴西等国的铁路采用。

随着科技水平不断发展， LOCOTROL系统产品从诞生时庞大的受控系统设备演变成今天的集成小型化、功能模块化、信息可视化，并具有更高的可靠性，提高重载列车操纵的同步性，保证行车安全。 LOCOTROL系统产品在世界铁路上仅GE公司的产品就推广应用约7000台套。

2.2电控空气制动技术（ECP）

20世纪90年代，随着信息技术的发展，美国和欧洲一些国家的铁路将先进的信息技术（IT）用于货物列车的制动系统中，形成了电子控制制动系统。这种电空制动系统用计算机控制每辆车制动缸充排气，替代了传统的空气控制阀。ECP从信号传递方式分为有线式和无线式两种。由于信号传递及时，因此制动、缓解一致性较好，能很好的降低列车中车辆间的纵向冲动力，减少制动距离，而且还具有节能环保等优点，优越性非常明显。

ECP制动机是一种由电子控制的气动制动机。每一辆车都作为计算机网络中的一个节点，这意味着每一辆车都能与其它车辆以及头车单元（HEU）沟通。车辆控制装置（CCDs）能对信号或当信号缺失时做出适当的反应。ECP制动机将现有的制动管仅仅作为风缸充气管使用。现有的制动缸及基础制动装置仍然使用。所有对制动缸压力的控制都通过一个计算机控制的网络进行。每辆车上装有一个或几个车辆控制装置，通过先导电磁阀向制动缸充气或排气。制动缸压力直接由每一个车辆控制装置根据司机的制动指令进行控制，且每一车辆控制装置使用压力传感器实时监测制动缸压力。

2.3电控空气制动技术与机车无线同步操纵技术对比

电控空气制动技术（ECP）前后列车动作同步性更好，更为适合重载列车。现有ECP以有线式为主，但不利于解编、电缆前后压降等问題也无法避免。随着无线电技术的不断发展，在解决信号干扰、保密协议等问题后，无线式ECP强大的优势体现出来，带宽是有线式的5倍，数据传输更为稳定可靠，因此，无线式才是将来ECP的主流。

3 结论与思考

近年来，我国货车装备技术不断提升，空气控制阀、空重车自动调整装置、闸调器的性能已达到国际先进水平，完全可以满足高速、重载的需要。但仍存在不足，如120阀的橡胶件、润滑油脂、零部件防腐等方面的不足，缩短了检修周期，难以保证可靠性。因此，需要继续利用新技术、新材料、新工艺、新装备来保证和提高我国制动技术的发展。

着眼与铁路货车未来的发展，无线ECP技术更可能是货车的制动系统的发展方向，通过计算机网络控制，通信等先进技术的创新设计为操控平台，可以提高货车制动缓解一致性，并且更加灵活，而且还可实现目前空气制动系统难以实现的工作状态信息监控和实时反馈。

参考文献

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[2]王亮军. 万吨重载组合列车异步制动控制技术的研究[D].兰州交通大学,2016.
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