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1、南昌地铁闸瓦国产化方案探析 摘要：通过对地铁车辆合成闸瓦的必要性和可行性分析，提出研究改性树脂合成闸瓦的初步技术方案,着重解决适用于南昌地铁车辆制动工况的关键技术.闸瓦国产化后将有可能全面替代进口闸瓦为地铁行业服务,不仅能够大幅度降低采购及运营成本,同时极大地缩短了采购周期。关键字：国产化；合成闸瓦；技术方案；试验中图分类号：TV663文献标识码：A文章编号：0引言目前，地铁车辆的关键设备如牵引系统、辅助系统、列车控制、制动系统等仍为国外进口，价钱所占整车30%多。随着国内大多城市地铁的开建，国产化势在必行。地铁车辆采用国产化设备,对节约投资、降低造价、
2、加快工程进度将起到非常关键的作用。对于城市轨道交通设备的国产化进程，各方面人士的共识是：零部件首先实行国产化，关键备品备件先行于设备国产化。而制动系统的闸瓦作为易损易耗件，需求量大，更应早日实现国产化。1闸瓦国产化的必要性和可行性7目前，国内绝大部分地铁列车采用价格高昂的进口合成闸瓦，闸瓦又属于磨耗件,年消耗量较大。进口闸瓦拖车每块实际使用寿命约为40000km（5个月），动车每块理论使用寿命约为500000km（5年），而国产化闸瓦使用寿命已经达到或超过进口闸瓦。南昌地铁一年进口闸瓦与国产化闸瓦使用总费用对比如下（表1）。表1进口闸瓦与国产化闸瓦使用总费
3、用对比由此可见，如果国产化成功，一年使用成本为48.3万元，仅为进口总费用成本的16.3℅。因此，进行地铁车辆制动闸瓦国产化的研制与开发对地铁车辆运营成本的节约是非常必要。研究表明，地铁所使用的闸瓦和大铁使用的闸瓦在原理上基本一致。根据地铁闸瓦在瞬时摩擦系数、制动曲线、耐磨性、导热性和制动距离等方面的要求,从配方、工艺、材料等方面改善闸瓦特性，通过试验分析，基本满足地铁列车制动各项性能，因此，实现闸瓦的国产化是可行的。2南昌地铁合成闸瓦初步技术方案分析2.1国内外使用合成闸瓦情况简介7国内外在研制合成闸瓦时已经历了多种阶段，一直到现在多采用改性橡胶和树脂混
4、杂结构，国内橡胶改性技术应用于摩擦材料是在世界领先的，这是因为国内铁路对机械制动功率要求和连续长时间制动工况要求是世界各国少见的。有关专家研制了两种配方地铁闸瓦：一种是针对热衰减性和对车轮影响的闸瓦，属于改性树脂结构；另一种是完全模仿南京地铁闸瓦试验特性的闸瓦，属于多橡胶基体。两个配方主要区别是采用的基体材料、部分纤维和生产工艺不同。研制的第一配方国产化地铁合成闸瓦是采用改性树脂、少金属、多功能优化混杂结构、复合耐热填加剂和超细增摩剂等压制的合成闸瓦。这种闸瓦既可保证闸瓦的贴合性，又能保持在高温时闸瓦强度和硬度、摩擦系数稳定。改性树脂合成闸瓦采用干法工艺，
5、突出优点是摩擦性能非常稳定，在高温、高速、高压力状况下综合性能稳定（摩擦系数稳定、磨耗量小），在坡道、涉水及一次性紧急制动的平均摩擦系数都稳定。研制的第二配方国产化地铁合成闸瓦是由南京地铁和ALSTOM共同研制的车辆合成闸瓦，采用多橡胶、混杂纤维的湿法工艺制作高摩合成闸瓦结构。填加剂的作用是将纤维增强剂，摩擦系数调节剂、摩擦剂、润滑剂等填料经一定的工艺复合为一体，达到闸瓦整体效果。2.2地铁车辆合成闸瓦技术分析7从国内外研制的合成闸瓦来看,一般是将酚醛树脂、金属粉末和润滑材料经混合加热压制而成闸瓦。与常用的铸铁闸瓦相比,合成闸瓦的特点是:高速区摩擦系数为0
6、.15~0.35,且不随列车速度的改变而变化,并可通过改变配方和工艺进行调整;耐磨性好,使用寿命可达铸铁闸瓦的4倍以上;制动时无火花;质量小(仅为铸铁闸瓦的1/2~l/3);等等。但合成闸瓦尚存在以下缺点:一是在润滑状态下摩擦系数大为降低,因而在雨雪天气制动能力下降;二是导热性差,制动时热量难以散发,因而使车轮温度升高,甚至使车轮材料的组织、性能发生变化,导致热裂;此外,这种闸瓦会把车轮踏面磨得光滑如镜,使粘着系数降低。目前这些缺点尚未得到有效解决。而地铁列车制动频繁,尤其上、下坡道多而长,对闸瓦耐热要求更高。为防止对车轮产生异形磨耗,要求闸瓦与车轮踏面贴
7、合性较好,闸瓦硬度值较低,此外还要考虑降噪等效果。通过对改性合成闸瓦按相应的国家标准进行密度、吸油率、吸水率、硬度、压缩强度、冲击强度、弹性模量等机械物理性能和摩擦磨损性能的分析,同时参阅铁道部科学研究院制定的《TK型无石棉地铁合成闸瓦技术标准》的有关规定,并结合车辆本身的制动性能要求,确定闸瓦的主要技术参数如下:2.2.1地铁合成闸瓦物理、机械性能要求密度.(g·cm-3)≥2.1吸油率.%13冲击强度.(kJ·m-1)>5.1压缩强度.MPa>61弹性模量.MPa≤1.56×103制动摩擦性能要求静摩擦系数平均值≥0.257规定时间内坡道匀速连续制动摩
8、擦系数≥0.21参考平均摩擦系数0.3左右2.2.2制动距离要求(
