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城轨车辆用踏面清扫瓦
宋阳
（长春执道客车股份有限公司技术中心，吉林长春130062）
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摘要：采用盘形制动系统的城市轨道交通车辆由于线路涂油等原固容易导致轮执粘着系数降低，可能导致车轮踏面擦伤风险增加，本文研制了成轨车辆用踏面清担瓦，并成功应用于重庆地铁6号线车辆。实际线路测试证明踏面清扫瓦效果良好，实施踏面清扫后，轮轨粘着条件明显改善，有效降低了车轮路面发生擦伤的风险。
关键词：城执；清扫瓦；实验
1概述
速度80km/h以上的城市轨道交通车辆多使用盘形制动装置，采用盘形制动后踏面不参与摩擦制动过程，再加之线路曲线段地面涂油器喷油时经常将润滑油脂喷涂在踏面上，此时车轮与钢轨的粘着条件较差且在粘着系数下降后不能迅速恢复，因此车轮擦伤机会大大增加。固此，部分采用盘形制动装置的城轨车辆使用了踏面清扫器来清扫车轮踏面，以使踏面恢复正常粘着条件"。清扫瓦是踏面清扫器的重要组成部分，它能为铁路车辆提供一种在雨、雪、沙尘、油污等恶劣天气下，彻底清除车轮踏面上的杂物的安全保障。采用踏面清扫瓦不仅能够保证车轮踏面的清洁，而且达到改善粘着系数的目的，从而减少车轮滑行的可能。清扫瓦采用有机合成材料制成，也可以看成一种有机合成闻瓦。我国的合成闸瓦研制始于1958年，后经过长期研制得以推广使用。合成闸瓦分高摩擦系数和低摩擦系数两种，高摩擦系数合成闸瓦由于摩擦系数高，可降低闸瓦压力，从面使车辆基础制动装置轻量化，并能节省一定的压缩空气；低摩擦系数合成闸瓦可与铸铁闸瓦互换使用应用时不需改造已有车辆的基础制动装置。高摩擦系数合成闸瓦的由于具有摩擦系数高，可减少闸瓦压力，耐磨几乎无火花，闸瓦与踏面间的摩擦系数与轮轨间的粘着系数趋势一致等特点，目前其使用范围逐渐扩展目。
2实验
制造清扫瓦的原料包括酚醛树脂、丁睛橡胶、芳纶纤维、石墨/炭黑、铁粉、长石、硫酸钡。制造过程是首先将各种原料混合均匀，再经过成型和加热固化。酚醛树脂、丁睛橡胶、芳纶纤维形成耐高温的骨架材料。石墨是调节擦系数的材料，有利于提高导热系数，但对轮轨黏者有一定的影响，而且含量多了之后，又影响闸瓦耐水性能、机械强度及耐磨性能。硫酸领在高温时能保证一定的机械强度，其含量对摩擦系数有影响。铁粉有利于降低温度，减小热衰退。长
密度g/cm 2.36
制动初建度 Kmh 摩提系数事据块最高温度
c
踏面最高温度
数系1 摩擦真
20 0. 15
50 50
40
表1清扫瓦的物理性能硬度HB
吸水率%
16
0.77
表2清扫瓦的摩擦性能
60
0.22
0.20 76
T4
74
76
80 0.24 101 101
100 0. 21 118 118
110 0.23 143
143
100 0. 18 145 145
80 0. 20 142 142
吸油率% 1.31
60 0. 22 120 120
yo
o 0
481216202428323640
制动时间，s
40
20
0. 20
0.23 120
95
120
图1制动初速度为100km/h下的摩擦系数曲线
888298 RR
##R
95
图2AW3载荷，初速度60km/h紧急制动试验曲线（踏面清扫不工作）
he 电88888# R
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图3AW3载荷，初速度60km/h紧急制动试验曲线（制动过程中施加踏面清扫）
石粉可调节摩擦系数的高低，比例不当时容易产生红热带。减摩剂可调节摩擦系数。用HBRV-187.5型硬度计测试材料布氏硬度HB，按照相关标准测试材料的吸水率和吸油率。在MM1000II摩擦磨损试验机上测试材料的摩擦磨损性能，试验机的惯量按照车辆轴重14 吨，轮径840mm换算。测试过程如下：(1)磨合试验。在制动初速 80km/h时,按照15kN的闸瓦压力连续磨合.使车轮踏面与闸瓦的接触面积达70%以上，测量每闸试验的瞬时摩擦系数及踏面表面最高温度。（2)摩操试验。闸瓦压力为280N，每闸持续试验时间40s，每闸间隔120s。进行下列速度序列试验：20km/h、40km/h，60km/h、 80km/h,100km/h,110km/h,100km/h80km/h,60km/h,40km/h,20km/h, 记录瞬时及平均摩擦系数、制动时间、踏面和闸瓦温度。（3)潮湿工况下试验。酒水量14L/h，闸瓦压力为280N,每闸持续试验时间40s，每闸间隔120%。进行下列速度序列试验：20km/h、40km/h，60km/h、
80km/h,100km/h,110km/h,100km/h,80km/h,60km/h,40km/h.
20km/h。记录瞬时及平均摩擦系数、制动时间、踏面和闸瓦温度。（4）检查。试验中观察制动过程是否有火花，踏面有无热红带以及噪声和烟尘情况，观察闸瓦摩擦表面有无裂纹、剥离凹陷、粘结剂渗出等缺陷。试验结束后，检查车轮踏面和闸瓦的表面状态。
实验结果 3
将清扫瓦切成小块，按照相应的标准测试了其各项物理指标，包括密度、布氏硬度、吸水率、吸油率，汇总在表1中。表中的各项物理性能指标能够达到相关标准对有机合成闸瓦的要求。按照上面的测试方法对清扫瓦的摩擦性能进行了测试，不同制动初速度下的平均摩擦系数、摩擦块最高温度以及踏面最高温度列于表2中。
从表2可以看出，在所有制动测试过程中，摩擦块的最高温度较低，不超过145℃。在各个制动初速度下，平均摩擦系（转下页）