重型轨道车的手制动系统及验证计算

摘 要：制动系统是保证铁道车辆安全运行的至关重要的环节，而手制动系统是其中非常特殊的一环，在驻车制动的时候发揮重要的作用。本文以自重为56T的重型轨道车为例，介绍其手制动系统并计算制动力，验证其是否能够满足国标《GB/T 10082-2010重型轨道车技术条件》中所作的规定。

关键词：重型轨道车；手制动；驻车制动

1.手制动系统概述

手制动系统由手制动机和基础制动装置两部分组成。手制动机是一种以人力为原动力，以手轮的转动方向和手力的大小来操纵控制的制动机。它构造简单、费用低廉，是铁路上历史最悠久、生命力最顽强的制动机。铁路发展初期，机车车辆都只有这种制动机，每车或几个车配备一名制动员，按司机的笛声号令协同操纵，如图1所示。随着技术的进步，手制动机退居次要地位，成为辅助的备用的制动机，在调车作业、车站停放或者主要制动机失灵时，仍然是一个简单有效的救急的制动手段[1]。

图1 早期的制动员和手制动机

2.计算说明

本文以自重为56T的重型轨道车为计算实例，计算其手制动的制动力，验证其是否能够满足在国标《GB/T 10082-2010重型轨道车技术条件》中所作的规定：使用驻车制动时，应能保证在20‰的坡道上不产生溜逸[2]。

3.制动倍率的计算

制动员以手力作用在手轮上，该力经过手制动机和基础制动装置放大后作用在闸瓦上，形成闸瓦压力，，再通过轮轨间的粘着最终形成制动力。因此手制动系统的制动倍率是各部分装置放大倍率的乘积。

3.1手轮至蜗杆的制动倍率a1

式中 r1——手轮中心至转动中心的距离，查图为160

r2——蜗杆分度圆半径，查图为22

3.2蜗杆蜗轮机构制动倍率a2

式中 u——齿数比

z2——蜗轮齿数，查图为18

z1——蜗杆头数，查图为1

式中 T1——蜗杆上的扭矩

T2——蜗轮上的扭矩

F1——蜗杆上的扭力

F2——蜗轮上的扭力

r3——蜗轮分度圆半径，查图为36

η1——蜗轮蜗杆传动啮合效率，查手册取0.99

3.3蜗轮至立柱的制动倍率a3

式中 r4——立柱中接链环部分轴的半径，查图为22.5

3.4立柱至基础制动的制动倍率a4

由于采用定滑轮，只改变力的方向

所以 a4=1

3.基础制动的制动倍率a5

通过查图，分析从钢丝绳传递过来的力通过一系列的杠杆最终作用在两个闸瓦上的过程以及杠杆原理，可得

a5=11.50

6.手制动系统的制动倍率a

4.传动效率的计算

由于受制动系统中传动机构各连接处的机械摩擦，基础制动装置中制动缸活塞与缸壁的摩擦，制动缸缓解弹簧的反拨力等的影响，使闸瓦实际总压力小于单纯按制动倍率算得的理想值，两者的比值即为传动效率。

手制动机采用蜗轮蜗杆、链条立柱、钢丝绳等作为传动机构，其效率较低，约为20%～35%。该部分的传动效率为

η1=0.3

基础制动装置的传动效率与其型式、结构、闸瓦悬吊以及车辆保养状态有关。根据《TB/T1407—1998牵引计算规程》规定，计算传动效率：机车及客车闸瓦制动均取85%；客车盘形制动及其踏面制动单元均取90%；货车闸瓦制动取90%。该部分的传动效率为

η2=0.85

综上所述，本制动系统的总传动效率为

5.制动力的计算

5.1闸瓦压力K

式中 F——作用在手轮上的人力，《TB/T 1952-1987》中规定取294.3N

5.2闸瓦摩擦系数

设定该56T轨道车采用高摩合成闸瓦，根据《TB/T 2403-2010 铁道货车用合成闸瓦》[3]，其闸瓦摩擦系数为

5.3制动力

6.结论

国标《GB/T 10082-2010重型轨道车技术条件》中规定：使用驻车制动时，应能保证在20‰的坡道上不产生溜逸。

轨道车自重56T，其坡道分重力为

式中 W——重型轨道车的坡道分重力，单位N

m——重型轨道车的质量，单位kg

i ——坡道千分数

从上面的计算结果可以看出

B>W

因此，其计算结果符合国标要求。

参考文献：

[1]饶忠.列车制动[M].北京：中国铁道出版社，2012：12.

[2]GB/T 10082-2010，重型轨道车技术条件[S].北京：中国标准出版社，2010

[3]TB/T 2403-2010，铁道货车用合成闸瓦[S].北京：中国铁道出版社，2010

作者简介：

谢绝（1988-），男，四川南充人，轨道交通学院教师.工学学士.endprint