本文主要针对CCBⅡ制动机系统与DK-1制动系统的比较展开论述的。首先简要概括机车制动机的组成和优点,讲述了DK-1制动机和HXD3型电力机车CCBⅡ制动机在风源系统、基础制动装置、控制装置三大部分做分析对比,逐一进行介绍。
一、机车制动机概要
有效的制动装置,又称制动系统(简称制动机),是铁道机车车辆的重要组成部分。所谓制动,是指能够人为地产生列车减速力并控制这个力的大小,从而控制列车减速或阻止它加速运行的过程。制动过程必须具备两个基本条件:
(1) 实现能量转换;
(2) 控制能量转换。
制动力是指制动过程中所形成的可以人为控制的列车减速力。制动系统是指可控制的列车减速力,以实现和控制能量转换的装置或系统。制动系统由制动机、手制动机和基础制动装置三大部分组成。性能良好的制动机对铁路运输有以下几方面的促进作用:
①保证行车安全;
②充分发挥牵引力,增大列车牵引重量,提高列车运行速度;
③提高列车的区间通过能力。[1]
二、CCBⅡ制动机系统与DK-1制动系统的比较
(一)机车风源系统的比较
电空制动机是指以电信号作为控制指令、压力空气作为动力来源的制动机。CCBII制动机和DK-1制动机都是电空制动机,也都用于国产SS系列电力机车上。而风源系统的作用是生产、储备、调节控制压力空气,并向全车各气路系统提供所需的高质量、洁净、稳定的压力空气。
(1)压力空气的产生
HXD3型电力机车的风源系统分为两个相对独立的部分,一部分为主风源系统,另一部分为辅助风源系统,HXD3型电力机车采用两台克诺尔的SL22-47型螺杆式压缩机组作为系统风源,排风量为每台2750L/min。空压机的开停状态由总风压力开关进行自动控制,也可以通过手动按钮控制开停。该由三个单元组成,即驱动、压缩机和联轴器/冷却器。通过螺栓连接形成紧凑的自支撑的结构,用弹性支撑与机车弹性连接。 而SS4改型电力机车则采用VF-3/9型空气压缩机,为四缸、V形排列、中间冷却、两级压缩、空活塞式空气压缩机(排气量为3m³/min)。额定排气压力为980r/min,并有一台功率为37W的YYD-280S-6型三相交流异步电动机2MA驱动。该压缩机包括运动机构、空气压缩系统、冷却系统及润滑系统等部分组成。
(2)压力空气的净化
HXD3型电力机车干燥器配套使用两个克诺尔公司的LTZ3.2-H型干燥器,其空气处理量为每个4.8m³/min。为了保证压缩空气的质量,在干燥器的出口配套使用了精油过滤器和最小压力阀。
而SS4改机车压力空气由YWK-50-C型压力控制器517KF来调整,使总风缸内压力空气的压力保持在规定的压力范围(750-900kPa)内。压力空气的净化处理由空气处理量为3-58m³/min的DJKG-A型空气干燥器完成。
(3)压力空气的存储
HXD3型电力机车采用4个容积均为400L的风缸串联作为压缩空气的储存容器,风缸采用车内立式安装。而SS4改机车压力空气的储存在两个串联的总风缸内,其中第一个总风缸容积为290L,第二个总风缸容积为612L。
(3) 辅助压缩机组
HXD3型电力机车采用克诺尔的LP115型辅助压缩机组(见图4-1-3)作为风源,将其和升弓控制模块、升弓风缸及风表相连。辅助空压机组的控制开关在电器控制柜上,点动开关后,辅助空压机开始工作,当风压达到735±20kPa时,自动切断辅助压缩机的电源。SS系列机车上都安装有辅助压缩机组,作为备用风源系统,辅助压缩机组由辅助空气压缩机组由辅助空气压缩机、直流电机(DC110V)以及安装底座等组成。而SS4改型电力机车则采用CA-10/Z2-22型辅助空气压缩机组。
(5)总风的重联
HXD3型电力机车和SS4改型电力机车为了适应铁路运输的高速和重载要求,都设置了重联功能。但HXD3型电力机车在机车端部安装了总风重联管软管和平均管软管。[1]
(二)控制装置得比较
(一)控制特点及原则
国产DK-1型制动机是由电来控制风,具有充风快、排风快的效果,其基本作用原理为“制动管充风→制动机缓解,制动管排风→制动机制动”。具有准、快、轻、静,结构简单,非自动保压式,具有多重安全措施的特点,具有单独制动性能、自动制动性能、辅助性能等。
而CCBⅡ则具有网络控制、模块化设计、具有冗余、故障自诊断、自动保压的特点,其制动控制原则优先使用机车制动装置,若再生制动工况下进行常用制动操作,机车制动缸保持零压力,机车实施再生制动,车辆实施空气制动;若在常用制动工况下进行再生制动操作,机车制动缸压力下降为零,机车实施再生制动,车辆保持原空气制动压力。在紧急制动过程中,机车和车辆实施最大的空气制动力。
而在万吨列车中,前部、中部和后部的机车不能同时对列车进行充风和排风,断钩事故只有通过车长阀、121塞门制动。而CCBII制动机可以在操纵列车管的同时,发出无线网络指令,以不超过 0.06 秒的时间,使列车中部、后部的各台从控机车同步操纵列车管,消除了万吨列车运行中由于不同步操纵造成的前拉后拽现象,杜绝了断钩事故。
(二)DK-1型制动机和CCBII制动机单台优缺点的比较
DK-1型制动机几经改进,仍有不少电控阀和气动部件,故障率高于CCBII制动机,但是一经故障后,可以转换为空气位操纵,仍然可以牵引列车运行。CCBII制动机全由电脑模块控制,没有任何气动部件,故障几乎为零,但是万一发生故障只有救援,中断牵引。
(三)SS4机车上CCBII制动机的改装方式
①、CCBII制动机系统(EPCU)代替了SS4 机车制动柜内原有的DK-1型制动机系统中所有阀类、 塞门、风缸,该系统由8个电脑模块组成,排列方式如下:
BPCP 20CP ERCP BCCP DBTV 13CP 16CP PSJB
②、 CCBII型制动机自身的控制风缸,U77 号塞门没有带入,仍使用 DK-1型制动机的控制风缸及97号塞门。总风塞门A24也未带入,仍使用140塞门。 制动缸塞门 Z10 也未带入,仍使用 119 号塞门。 辅助风泵系统仍使用 SS4 机车原有系统。
③、CCBII型制动机正常开通的三把钥匙(二黄一蓝)未带入。制动机电源脱扣开关(DK-1型制动机为 615QA、CCB-Ⅱ为 QA55)均未采纳,而在2司机室背后端子柜上方装设 693QA、692QA、694QA 以及空气制动柜左上方装设的693QA,作为制动系统电源脱扣开关。
④、CCBII型制动机自身的盘形制动、清扫制动、储能制动均未带入,仍保留DK-1型制动机的单缸制动器,即闸瓦贴紧轮对踏面和手制动机的制动形式。
⑤、 操纵台上DK-1型制动机大小闸被取消,换成CCBII型制动机的电子大小闸(EBV),并增加设置制动机状态、显示故障、指示处理、显示各部压力的制动机显示屏(LCDM),该屏下端有F1-F8八个触摸键,采用对制动机状态(本机、补机、单机)和有关数据的人为设置。[2]
(三)基础制动装置得比较
制动装置一般包括制动机、基础制动装置和停车制动装置。而基础制动装置又分为闸瓦制动和盘形制动两大类。其主要作用便是:
①传递制动原力至各闸瓦;
②将制动原力放大一定倍数;
③保证各闸瓦有较一致的制动力;
④与手制动机或停车制动装置配合产生停车制动作用。
SS4g型电力机车基础制动装置采用的是单侧制动式,即只在车轮的一侧设有闸瓦,构造较为简单,但制动效果较差。而HXD3采用的是盘形制动,在车轴上或轮辐板上装制动盘,属于黏着制动。
三、总结
通过此次DK-1型制动机与HXD3的CCBⅡ制动机相比,在查找资料的过程中也了解了许多课外的知识,开拓了视野,使自己对于电力机车制动机这门课程的内容有了更多的兴趣,同时对制动机发展前景有了更深入的了解。
通过DK-1型和CCBⅡ在风源系统、控制装置、基础制动装置三大组成部分上的比较,我深刻认识到,科学技术的发展不是一蹴而就就能够完成的,只有在基础框架上不断巩固创新,才会有更先进的技术设备,CCBⅡ就是在DK-1型制动机的基础上不断创新改进,才会形成今天新的制动机系统,对于学习,我们也应如此,只有将基础知识打牢固,才能在此基础上创新,修建高楼大厦,当然学习没有捷径可言,对于我们来说,学习是永无止境的,只有通过不断学习,才能够掌握新的技术。只有在比较中去认识事物,才能发现不能事物的优缺点,才会在不足的地方加以改进,我学的知识也会记得更牢固。