铁路货车制动技术

转至眉山 厂生产， 开始进行 局部改进
正式 定型
103阀的结构形式来源于美国ABD阀， 特点有：
二压力间接作用式
采用橡胶膜板代替涨圈结构 自带手动空重车调整功能 具有单独的紧急阀 两段局减，制动波速快
以103阀为核心的空气制动系统
折角塞门
工作风缸 组合式 集尘器
缓解阀
副风缸
14”制动缸
K1、K2三通阀
车辆编组20~30辆，总重量500~1000吨
操纵阀
1915年
副风缸
1949年
引进日本的KC、KD型三通阀， 即我公司前身30年代生产的K1、K2阀
特点： 司机一人操纵（制动、缓解、保压） 二压力直接作用式，有6个作用位置 具有局部减压作用 具有紧急制动作用
K1阀+6”/8”制动缸→单车载重30t以下
部级 鉴定
转让
生产
列车管定压500KPa、600KPa
采用直接作用式，配10”或14”制动缸
大秦运煤专线 设计任务书
设半自动缓解阀 适应环境-50~50°C，110°C解冻库 与现有列车（GK阀）无条件8年混编 在无风源净化条件下8年一检修
10000t级长大
重载列车C61
120型控制阀
直通式制动→载重30T以下 K1、K2三通阀→载重30~50T GK三通阀→载重50T以上 103分配阀→载重60T以上 120/120-1阀→载重70T以上
直通式制动
1865年
1915年
制动时，压力空气从机车的总风缸通过列 车管直接进入制动缸。
缺点： 制动波速、缓解波速极低，列车冲动大
列车分离后制动失效
• 主阀、缓解阀
• 主阀（包括缓解阀）控制着充气、缓解、制动、保压等作用，是控
制阀中最主要的部分,由作用部、减速部、局减阀、加速缓解阀和 紧急二段阀等五个部分组成。
• 作用部 • 120阀的作用部主要由主活塞（包括主活塞杆、上下活塞及S型橡胶 膜板等），滑阀及其弹簧，节制阀及其弹簧，稳定杆及稳定弹簧等 组成。作用部的作用是利用列车管与副风缸的空气压力差来产生充 气、局减、制动、保压、缓解等作用。
缺点
无加速缓解阀，缓解波速较低 不适易于压力保持操纵，影响坡道上操纵的可控性 工作风缸泄漏产生自然缓解，在下坡道上容易失控
由于上述原因，103阀成为一个过渡产品。
120型控制阀
1985年
1988年
1993年 1995年
引进美国ABDW
阀100套，在我 厂装车试用
眉山厂、铁 科院开始研 制120阀
通过
• 局减阀 • 局减阀主要由局减阀套、局减阀杆、局减膜板、局减阀活塞，局减阀 弹簧等组成。局减阀的作用是控制列车制动时列车管第二阶段局部减 压量。
• 加速缓解阀 • • 加速缓解阀主要由加速缓解阀套、加速缓解活塞、加速缓解阀弹簧、 加速缓解阀膜板、顶杆及夹心回阀等组成。 加速缓解阀的作用是为了减小长大货物列车在运行中制动以后缓解 时的纵向冲动，在列车再充气时，将加速缓解风缸的压力空气引入列 车管，对列车管起到局部增压的作用，从而提高缓解波速。
制动阀阀型号 缓解阀 空重车阀 GK 手动（另附） 手动两级 103 手动（另附） 手动两级（自带） 400B型（另附） 120 120-1 半自动（自带） 自动无级（另附） KZW-4→KZW-4G/TWG-1 →KZW-A
脱轨阀
空气 制动 折角塞门 集尘器 截断塞门 制动缸 储风缸/管系 接头 基础 制动 闸调器 手制动机
力的部分称为“基础制动装置”。
S----列车惰性运动的停车距离（米）
计算公式 S=T/w
t----列车惰性运动的停车时间（秒） w----列车所受阻力（公斤） Q----列车重量（公斤） V----列车运行速度（米/秒） g----重力加速度，其值为9.8米/秒2 T----列车动能（公斤*米），其值为T=QV2/2g

清洁生产 现场照度 工业废水 油类
典型空气制动配件简介——120阀 • 120阀由中间体、主阀、半自动缓解阀和紧急阀等四部分组成。如下 图所示。120阀通过中间体上部四个突耳上的Φ22孔，用螺栓和螺母 直接吊装在车辆底架上。
• 中间体 • 中间体用QT450-10铸成，有四个垂直面，其中两个相邻的垂直面作 为主阀和紧急阀安装座；另外两个作为管子连接座。中间体内还铸 有两个空腔，分别为1.5L的紧急室和0.6升的局减室。
列车制动基础知识
有关制动的概念 制动装置的主要指标 制动装置的分类
我国铁路货车制动装 置的发展
直通式 K1、K2阀 GK阀 103、104阀
120、120-1阀
主型制动配件简介
空气制动装置的特点 基础制动装置的特点
典型制动配件简介
其他制动配件简介
新型制动配件介绍
ECP
单元制动缸 压缩式闸调器
一、列车制动基础知识 有关制动的概念
空气制动配件制造工艺流程
基础制动配件特点及制造工艺流程
• 结构特点： 基础制动配件零部件以铸锻件和冲压件为主，加工件材质多为黑色金属，且精度要求不高，对 组装环境和零件清洁度没有特殊的规定和要求。性能试验较为简单，除闸调器外都采用手动试 验台进行最终性能试验。
空气制动配件制造工艺特点
微机控制试验设备 机械手清洗 数控加工设备 精密加工
103阀
103阀配套基础制动系统
引进2300-DJ闸调器
棘轮链条 手制动机
自行设计 ST1-600闸瓦间隙调整器
ST1-600闸瓦间隙调整器
可适用于各种不同尺寸的制动缸
制动缸压力与制动缸活塞行程无关
优点
制动缸有漏泄可进行自动补风 自带空重车调整装置 采用橡胶膜板结构，减少了研磨件 副风缸为100L，初充气时间过长 小减压量时制动缸压力超出GK阀一倍，混编时冲动大
三压力作用阀，与 我国当时的两压阀 不能混编
车制动率提高
GK阀+14”制动缸→单车载重50t 非常制动时制动缸压力分三段上升， 适应较长编组列车
引进失败
以GK阀为核心的空气制动系统
截断塞门
缓解阀
副风缸
GK阀 远心集尘器 空重车 转换塞门 空车 安全阀 降压气室 14”制动缸
GK阀配套基础制动系统
按动 力来 源及 操作 方式
电空制动 真空制动
轨道电磁制动 再生制动 电阻制动
电空制动
• 电空制动机是未来重载列车的发展方向，虽然仍以压力空气为动力，但由于采用电气操控， 在长大货物列车上，可缩短制动空走时间和制动距离，极大提高制动、缓解波速，减少冲 撞。目前较为常见的是有线ECP系统，在国外应用已较为成熟普遍推广，我国的KM98等大 轴重车上也采用电空制动。
空气制动机的分类
直通式
二压力机构
空气制
动机
直接作用式：120、120-1. 间接作用式：103、104、120AK
三压力机构
二、三压力混合
基础制动装置的分类
杠杆式
踏面闸瓦制动
集成制动
基础制动装
置
盘型制动
双制动盘
三制动盘
轨道电磁制动
二、我国铁路货车制动装置的发展
1865年~1915年 1915年~1956年 1956年~1978年 1978年~1993年 1993年~
K2阀+10”/12”制动缸→单车载重50t以下
缺点： 没有空重车调整，重车制动率仅20% 制动力较小，不满足50t以上货车的需要 保压位没有制动补风功能
GK三通阀
车辆编组50辆以上，总重量2500吨
操纵阀
1956年
1957年
副风缸
引进前苏联MT135阀
在K1、K2阀基础上改进为GK型三通阀
特点： 基本功能和作用位置与K2阀相同 配用14”制动缸，制动力增大 附带两级手动空重车调整装置，重
t=VQ/gw
•
例如一列牵引重量4000吨，以时速72公里运行的货物列车如果没有制动机， 仅靠空气的阻力和车辆运行的阻力（在时速72公里时，每吨的阻力约为3公 斤）来停车，则由计算公式得知，需要经过11.3分，运行6803米，才能停车。
制动装置的几个主要指标
制动 距离
• 从司机施行制动(将制动阀手柄移至制动位)的瞬间起到列车停止所 驶过的距离。它是综合反映列车制动装置的性能和实际制动效果 的主要技术指标。我国铁路技术管理规程的规定制动距离一般为 800米，个别区段可延长到1100米。
金属密封件研磨
手工研磨 浸石蜡 体套车磨一体加工 手动试验台（701） GK阀加工线（自行设计制造）
工 艺 难 点
铸铁阀体阀盖的气密性 铜套压装部位的气密性 性能试验装备 生产效率
103型分配阀
1962年 1965年
1971年
1978年
提出 设计 任务
专项试验 运用考验 罐车 机械保温 车
制动/缓解 灵敏度
• 即列车管以一定的减压/增压速度达到一定的减压/增压量， 制动机必须制动/缓解。
列车制动装置的分类
空气制动 人力制动
以压力空气为动力源及操纵方式：增压缓解、减压制动。
用人力转动手轮或用杠杆拨动的方法使闸瓦压紧车轮踏面 而实现制动。 以压力空气为动力，用电气来操纵控制。 其最大优点是全列车前后动作一致 利用大气压力为动力，制动时由真空泵抽真空实现制动。 较为落后，目前已基本不采用。
常用 制动
紧急 制动
• 正常情况下为调节或控制列车速度，包括进站停车所施行的制动。 其特点是作用比较缓和且制动力可以调节，多数情况下只用50％ 左右。
• 紧急情况下为使列车尽快停住而施行的制动，其特点是作用比较 迅猛，而且要把列车制动力全部用上。
列车管最 大有效减 压量 制动波速/ 缓解波速
列车管局 部减压 列车管局 部增压
特点： 无闸调器，人工调节拉杆孔 棘轮链条式手制动机
棘轮链条 手制动机
闸瓦间隙调节孔
GK阀系统的结构和生产工艺
结 构 特 点
金属密封：GK阀涨圈鞲鞴、滑阀，安全阀阀口、折角截断塞门的锥芯等 灰铸铁阀体阀盖：制动缸缸体、端盖，GK阀体、塞门体等 灰铸铁阀体压装铜套：GK阀滑阀套，安全阀阀套
不同时代制动机性能比较
型号 定型时间 适用 作用方式 结构形式 常用 制动 局减作用 局减限压 二压力直接作用 金属涨圈、滑阀 不良 无 二压力间接作用 橡胶膜板、滑阀 良 良 二压力直接作用 橡胶膜板、滑阀 良 良 二压力直接作用 橡胶膜板、滑阀 良 良 GK 1956 103 1978 120 1993 120-1 2006
• 制动缸达到最大平衡压力瞬间所对应的列车管减压量。
• 即列车制动/缓解动作传播的速度。 • 列车全长÷首尾两车制动/缓解的时间差。
• 列车管除机车制动阀造成以外，由其他方式导致的减压借 以提高制动波速，促使后部车辆产生制动作用的现象。
• 列车管除机车制动阀造成以外，由其他方式导致的增压借 以提高缓解波速，促使后部车辆迅速缓解的现象。
空气制动配件的结构特点
• 结构特点： 此类配件特点是结构紧凑，体积小，重量轻，人工即可搬运。结构上分为阀体、阀盖、内部作 用部件等。阀体阀盖多为铸铁、不锈钢、铝合金等材质；内部作用件多为铜、橡胶、粉末冶金、 不锈钢等材质。零部件加工精度高，怕磕怕碰，表面需经过防腐处理。组装前需逐件进行清洗 和打压，组装需在恒温、恒湿、洁净的组装间内进行。
• 制动：人为地使列车减速或使在规定的距离内停车即称为“制动”，
反之，对已经施行的列车解除或减弱其制动作用，均称之为“缓解”。
• 制动装置：为使列车能施行制动和缓解而安装于列车上的由一
整套零部件组成的装置，称为“列车制动装置”。产生制动原动力并 进行操纵和控制的部分叫作“制动机”。传送制动原动力并产生制动

紧急制动局部减压
保压位自动补风 加速缓解作用 空重车作用 半自动缓解作用 编组数量 紧急制动波速 常用制动波速
不良
无 无 无 无 71 160 81
良
良 无 有 无 72 241 180
良
<70KPa 良 无 有 120 275 240
良
有 无 有 —— —— ——
120阀逐步替代GK阀和103阀，成为我国铁路货车的主型制动机。在此基础 上，开始逐步改进和完善空重车装置、制动缸、管系、脱轨阀等配件，形成了 新一代空气制动系统。
铸、锻、离心铸造、压铸、液 态模压、粉末冶金 车、铣、刨、磨、镗、拉、钻、 研磨抛光、 锡焊、超声波清洗、高压清洗、 磷化、阳极氧化、达克罗
技术 难度
工艺 装备
人员 素质
工艺 方法
现场 环境
结构复杂 精度最高 原理性强 材质多样

理论水平 操作水平 细致手巧 认真负责
无
锥芯、铸铁 远心集尘器（铸铁） 锥芯、铸铁 碳钢 管螺纹接头 无 棘轮链条式
无
球芯、铸铁 组合式集尘器 （铸铁、球芯）
TZD型
不锈钢球芯折角塞门 不锈钢组合式集尘器 旋压密封式制动缸
铸铁制动缸 碳钢磷化 ST1-600 脚踏式
不锈钢 不锈钢法兰接头 ST2-250 FSW（L18）、NSW
目前货车制动装置的主型配置