铁路货车制动系统轻量化分析与思考摘要：重载和快捷是当今世界铁路货车发展的两大主要方向，轻量化是重载和快捷铁路货a车的关键技术。通过对铁路货车制动系统的现状分析，提出了制动系统轻量化的思路和途径，有助于提高铁路货车的轻量化水平。关键词：铁路货车；制动系统；轻量化：U272文献标识码：A：1006-8937（2015）14-0118-01重载和快捷是当今世界铁路货车发展的两大主要方向，也是提高铁路货物运输能力和综合经济效益的有效途径，我国目前正在研发27t、30t轴重等大轴重铁路货车，同时随着电商物流的兴起和快速发展，也在积极研发时速160～220km/h的快捷货车。无论重载还是快捷，对车辆轻量化都提出了更高的要求。轻量化是减轻车辆自重、提高载重的关键技术，开展货车轻量化设计，降低车辆自重系数，提高列车运输能力，实现更大的运输经济效益。铁路货车一般由车体、转向架、钩缓装置、制动系统等组成，车辆轻量化可以在上述各个方面进行，关于车体、转向架等结构的轻量化论述已较多，本文主要从制动系统方面探讨轻量化的相关问题。1铁路货车制动系统轻量化的意义制动系统作为铁路货车的附属装置，本身并不承担车辆运行载荷，虽为车辆正常运行不可缺少的装置，但其自重实属车辆“无效重量”。以C80B型运煤敞车为例，其制动系统风制动装置重量为470kg，相当于车辆常年背负近500kg的无效质量循环运行。对制动系统进行轻量化设计，不但可以将无效重量转化为有效货物载重，提高车辆运输经济效益，而且可以减少列车空车运行能耗，达到节能减排的环保效果。仍以C80B型运煤敞车为例，假定其年运行里程为10万km，按煤炭吨公里运价0.1元计算，如果制动系统中有300kg的自重转化为有效载重货物，每年可增加运输收入0.3万元，以车辆使用寿命25a计算，一辆C80B型运煤敞车在其寿命周期内可以增收7.5万元，轻量化经济效益可观。2制动系统的铝合金轻量化铝合金材料的密度约为钢材的1/3，具有比许多合金钢材料更高的比强度，以铝代钢是实现制动系统配件轻量化的一个重要途径。制动系统是货车上起制动作用的零部件组成的一整套机构，主要由控制阀、副风缸、加速缓解风缸、制动缸、制动杠杆、制动管和管接头等组成。制动系统配件非车辆主要承载构件，对使用材料力学性能指标要求不是很高，可采用铝合金材料替代既有的钢质材料，实现制动配件的铝合金轻量化。2.1控制阀控制阀是制动系统的主要部件，是制动系统压力空气交换和分配的枢纽。以当前通用铁路货车主要使用的120阀为例，其自重约45kg，采用不锈钢材质，承受最高600kPa的空气压力，适合采用铝合金材料实现轻量化。克诺尔公司制造的DB60型铝合金控制阀及其铝合金支架，均采用铝合金材料铸造而成，自重分别较钢质结构降低50%以上，同时具有良好的耐腐蚀性，外形美观，结构可靠。2.2储风缸储风缸作为车辆压缩空气的存储装置，工作压力≤60kPa，属于低压容器范畴。我国既有储风缸均采用不锈钢材质。采用铝合金材质并进行结构优化，可大幅降低储风缸自重。目前国内已进行了11L、28L、40L及150L等多种常用规格铝合金储风缸的研制和相关试验，结果表明：铝合金储风缸可以降低自重60%以上，性能完全满足相关标准的要求，轻量化成效显著。2.3制动管路制动管路是车辆制动压力空气的传输管路，承受最高600kPa的管压力，对强度、硬度等力学性能指标要求不高，适合采用铝合金材质替代既有不锈钢材质，轻量化效果显著。以C80B型运煤敞车为例，当制动管路全部采用铝合金材质时，重量减少约70kg。2.4制动杠杆基础制动装置制动杠杆一般安装于制动缸前后或转向架制动梁，主要用于传递制动力，非制动状态下不承受外力。随着铝合金材料机械性能的逐渐提高，高强度铝合金材料不断出现，相关计算表明，采用合理的铝合金材料、杠杆厚度及结构形状，制动杠杆采用铝合金材料完全具有极强可行性，预计可减重50%以上。由于铝合金材料的耐磨性较差，采用铝质杠杆时，杠杆孔处需进行钢套植入等特殊处理。2.5管接头及其它制动配件除上述制动件外，制动系统的各种阀件（限压阀、传感阀等）、制动管接头、组合式集尘器管、折角塞门、制动管接头等均适宜采用铝合金材料实现轻...