對(duì)《技規(guī)》貨物及混合列車(chē)換算閘瓦壓力表的商榷
對(duì)鐵路貨車(chē)換算閘壓力計(jì)算公式進(jìn)行推導(dǎo),根據(jù)鐵路貨車(chē)發(fā)展后的實(shí)際制動(dòng)參數(shù),計(jì)算目前常見(jiàn)型號(hào)運(yùn)用貨車(chē)的換算閘瓦壓力,對(duì)99版的《鐵路貨車(chē)技術(shù)管理規(guī)程》的換算閘瓦壓力表提出改進(jìn)建議。
制動(dòng)力是鐵路列車(chē)運(yùn)行安全的重要保證,只有 了足夠制動(dòng)力才能保證列車(chē)既能開(kāi)得快,又能停得 住。機(jī)車(chē)車(chē)輛設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)參數(shù),在正常的使用條 件下,能夠滿足機(jī)車(chē)車(chē)輛組成的列車(chē)在緊急制動(dòng)時(shí) 在安全距離內(nèi)停車(chē),同時(shí)又不擦傷車(chē)輪。但在實(shí)際運(yùn) 用過(guò)程中,列車(chē)中部分車(chē)輛由于制動(dòng)故障或貨物裝 載等原因,停止了制動(dòng)作用(停止了制動(dòng)作用的車(chē)輛 稱(chēng)為關(guān)門(mén)車(chē)),當(dāng)關(guān)門(mén)車(chē)超過(guò)一定比例時(shí),單位列車(chē) 重量的制動(dòng)力可能不足,就需要進(jìn)行列車(chē)制動(dòng)率的 校核。
1.列車(chē)制動(dòng)計(jì)算的幾個(gè)基本概念及換算閘 瓦壓力計(jì)算公式的推導(dǎo)
1.1制動(dòng)力及閘瓦摩擦系數(shù) 單塊閘瓦制動(dòng)力!"=K#k K—一單塊閘瓦壓力,—制動(dòng)摩擦副的閘 瓦摩擦系數(shù)。
在一定摩擦副條件下不是一個(gè)定值,是一個(gè) 與速度、制動(dòng)初速及閘瓦壓力有關(guān)的變量,列車(chē)各車(chē) 輛中由于摩擦副及閘瓦壓力不一致,#K也不統(tǒng)一, 因此,列車(chē)制動(dòng)力
Bl= S !"=K1 #K1+k2#K2+k3#K3+ (1)
#K與速度V、制動(dòng)初速V。及閘瓦壓力K的函 數(shù)關(guān)系一般通過(guò)試驗(yàn)確定,《列車(chē)牽引計(jì)算規(guī)程》(以 下簡(jiǎn)稱(chēng)《牽規(guī)》)將各種閘瓦實(shí)算摩擦系數(shù)規(guī)定如下:
高磷瓦 #K=0.82^KS1|0Vi0r+0._(120-V0)(2)
高摩合成瓦 #K=a415K:200 V+V+51050 (3)
1.2換算摩擦系數(shù)、換算閘瓦壓力、換算制動(dòng)率 式(1)為列車(chē)制動(dòng)力實(shí)算法,即使在列車(chē)中各車(chē) 輛制動(dòng)摩擦副一樣的情況,由于閘瓦壓力K不同, 對(duì)應(yīng)摩擦系數(shù)也不一致,這種計(jì)算方法比較煩 瑣,一般不采用。為簡(jiǎn)化列車(chē)制動(dòng)力計(jì)算,通常設(shè)想, 不管列車(chē)中有多少種閘瓦壓力值,都采取一個(gè)固定 閘瓦壓力下的摩擦系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn),而通過(guò)變換閘瓦壓 力,使車(chē)輛制動(dòng)力不變。則固定閘瓦壓力下的摩擦系 數(shù)為換算摩擦系數(shù),用<#h表示,變換后的閘瓦壓力 為換算閘瓦壓力,用kh表示。
kh#h=K#K kh=K#K / #h (4)
Bl= E !"=ki#H:k2PK2+…knpm:"
=#h{kh1:kh2:…kh?)=#h!Kh (5)
換算制動(dòng)率$=!Kh=/G G——列車(chē)總重 (6)
牽規(guī)中規(guī)定高磷瓦每塊閘瓦壓力25 kN,高摩 合成瓦每塊閘瓦壓力為20 kN下的摩擦系數(shù)為換算 摩擦系數(shù)。
將K=25 kN和未知數(shù)K代入式(2)、式(4)中可
以得到高磷閘瓦的<#h和kh。
1.3不同制動(dòng)摩擦副間換算閘瓦壓力的二次換算 在實(shí)際中,列車(chē)中的車(chē)輛閘瓦材料可能不一致, 則!h不一致,式(5)無(wú)法用一個(gè)統(tǒng)一的換算制動(dòng)摩 擦系數(shù)進(jìn)行計(jì)算,式(6)的也無(wú)法用一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的 換算制動(dòng)率來(lái)表示,這現(xiàn)場(chǎng)核算列車(chē)換算制動(dòng)率和 編制、查詢列車(chē)制動(dòng)限速表帶來(lái)困難。為簡(jiǎn)化計(jì)算, 根據(jù)等效處理的原則,給出各種摩擦材料換算閘瓦 壓力之間折算系數(shù),稱(chēng)為二次換算系數(shù),這種變換稱(chēng) 為換算閘瓦壓力的二次換算。一般貨車(chē)計(jì)算時(shí)將其 他摩擦材料條件下的換算閘瓦壓力二次換算成高磷 閘瓦的換算閘瓦壓力,二次換算法巳在新版的《鐵路 技術(shù)管理規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《技規(guī)》)的換算閘瓦壓力 表中得到體現(xiàn),新版《技規(guī)》貨車(chē)的換算閘瓦壓力、換 算制動(dòng)率、制動(dòng)制動(dòng)限速表是依據(jù)高磷瓦的技術(shù)條 件制定的,這就為多種摩擦材料混編的列車(chē)的制動(dòng) 率的計(jì)算提供了方便。
k2h=khH2 (11)
1.4緊急制動(dòng)換算制動(dòng)率的限制
為保證列車(chē)在在安全距離內(nèi)停車(chē),《技規(guī)》規(guī)定 當(dāng)關(guān)門(mén)車(chē)比例超過(guò)6%時(shí),需計(jì)算換算閘瓦壓力,校 核換算制動(dòng)率,對(duì)高磷瓦條件下的換算制動(dòng)率不得 小于 280 kN/100 t。
2.緊急制動(dòng)時(shí)常見(jiàn)貨車(chē)車(chē)型換算閘瓦壓力的計(jì)算
2.1車(chē)輛每塊閘瓦實(shí)算閘瓦壓力 2
K= "d P#$6 (12)
4>ni>10
d—制動(dòng)缸直徑(mm) p一制動(dòng)缸壓力(kPa)
$—制動(dòng)倍率n—一輛車(chē)閘瓦塊數(shù) 一計(jì)算傳動(dòng)效率《《牽規(guī)》規(guī)定貨車(chē)閘瓦制動(dòng)
為0.9
2.2緊急制動(dòng)時(shí)單輛車(chē)換算閘瓦壓力的計(jì)算
2.2.1 高磷瓦
將車(chē)輛的制動(dòng)參數(shù)及緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸壓力代 入式(12),得到緊急制動(dòng)時(shí)每塊閘瓦的實(shí)算壓力K, 將K代入式(8)得到的每塊閘瓦的換算壓力kh,乘 以車(chē)輛閘瓦塊數(shù)n得到單輛車(chē)換算閘瓦壓力k輛h= nKhH2。
2.2.2高摩合成瓦
將車(chē)輛的制動(dòng)參數(shù)及緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸壓力代 入式(12),得到緊急制動(dòng)時(shí)每塊閘瓦的實(shí)算壓力K, 將K代入式(10)得到的每塊閘瓦的換算壓力kh,再 乘以閘瓦塊數(shù)n和二次換算系數(shù)得到單輛車(chē)換算閘 瓦壓力k輛h=nKhH2。
3.對(duì)《技規(guī)》貨車(chē)換算閘瓦壓力表的建議
3.1《技規(guī)》的換算閘瓦壓力表
由于牽規(guī)制定于1998年,未考慮到新型摩擦材 料的發(fā)展,未制定高摩瓦配120(103)閥換算閘瓦壓 力的數(shù)據(jù),隨著貨車(chē)裝備水平的不斷發(fā)展,大載重和 新型摩擦材料車(chē)輛的運(yùn)用車(chē)數(shù)量的不斷增加,用《牽 規(guī)》計(jì)算的換算閘瓦壓力和換算制動(dòng)率顯然偏小。
3.2建議
因?yàn)樨涇?chē)的車(chē)型和制動(dòng)系統(tǒng)的配置的多樣性, 計(jì)算換算閘瓦壓力數(shù)值也是有多樣的,換算表閘瓦 壓力標(biāo)準(zhǔn)的制定需要綜合考慮。一是標(biāo)準(zhǔn)既要考慮 計(jì)算的準(zhǔn)確度,同時(shí)制定的項(xiàng)目不過(guò)多,以簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng) 的計(jì)算。二是標(biāo)準(zhǔn)的制定要根據(jù)實(shí)際運(yùn)用車(chē)的主車(chē) 型和主型制動(dòng)系統(tǒng)的配置來(lái)確定。
3.3根據(jù)70 t級(jí)通用貨車(chē)與60 t級(jí)貨車(chē)的換算閘 瓦壓力的差異較大的實(shí)際,專(zhuān)門(mén)制定“70 t級(jí)貨車(chē), 裝用120閥、高摩瓦”項(xiàng)的換算閘瓦壓力。
3.4根據(jù)目前制動(dòng)配置為高摩瓦、120閥、自動(dòng)空重 車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置的60 t級(jí)提速改造和新造車(chē)在運(yùn) 用車(chē)的比例較大,載重61 t、高摩瓦、120閥(103 閥)、二級(jí)手動(dòng)空重車(chē)自動(dòng)調(diào)整裝置車(chē)型較少,及不 同標(biāo)記載重的60 t級(jí)的貨車(chē)換算閘瓦差別不大的 實(shí)際,依照主型車(chē)及主型制動(dòng)系統(tǒng)配置換算閘瓦壓 力制定“60 t級(jí)貨車(chē)、裝120閥或103閥,高摩瓦” 項(xiàng),代替原來(lái)的“標(biāo)記載重61 t,裝有120型或103 制動(dòng)機(jī)和高摩合成閘瓦”項(xiàng)。
3.4《技規(guī)》“標(biāo)記載重50 t及以上(包括載重40 t 的冷藏車(chē)),裝有GK、120型或103制動(dòng)機(jī)”手動(dòng)空 重車(chē)調(diào)整)項(xiàng)制定的500 kPa下空車(chē)換算車(chē)壓力偏 小,且不同閥型、不同定壓下的空車(chē)換算閘瓦壓力差 別不大的實(shí)際,將該項(xiàng)名稱(chēng)定為“60 t級(jí)貨車(chē),裝有 GK、120型或103制動(dòng)機(jī)”,重車(chē)換算閘瓦壓力不 變,為空車(chē)換算閘瓦壓力統(tǒng)一為170 kN。