[科普中国]-高度阀

简介

为了提高舒适性、降低车体的振动，动车组、地铁车辆等均通过空气弹簧连接转向架和车体，但是带来了一些新问题。

在实际运营过程中，车厢内的乘客分布不均匀，在乘客集中区域的空气弹簧压缩量大，而乘客稀少区域的空气弹簧压缩量会比较小，容易导致车体的倾斜。

对一列车来说，每节车厢的载质量各不相同，每次停站时每节车厢的载质量变化量也不同，造成车辆高度不一致，因此在运行过程中有可能发生联挂装置脱钩的现象。

另外，当列车通过曲线时，由于重力的变化，也会导致空气弹簧压缩量不一样。

为了解决这些安全问题，在车体和转向架之间安装悬挂控制装置，其核心部件就是高度阀。当车辆载质量增加时，车体相对于转向架向下运动，此时高度阀向空气弹簧充风，使空气弹簧压力增加，抬高车体高度。当车辆载质量减少时，车体会向上移动，此时高度阀将排出空气弹簧内的空气，使空气弹簧压力下降，降低车体高度，直到车体恢复到设定的高度为止1。

高度阀工作原理如果车辆处于设定高度，高度阀就处于所谓的中立位。此时，进气阀和排气阀都处于关闭状态，空气弹簧既不充风，也不排风。

1.充风状态（车辆载质量增加）

车辆载质量增加时，空气弹簧被压缩，车体开始下沉，杠杆就绕着驱动轴向上旋转，使得偏心销推动活塞向左运动，并打开进气阀。从总风侧来的压缩空气推动阀头，打开止回阀，经过进气阀进入空气弹簧。

对于车辆空气弹簧悬挂控制系统，往往要求在载质量变化很大时，高度阀能够快速充排风，使车辆迅速恢复至设定高度。而当车辆由于振动等原因导致载质量发生轻微变化时，高度阀保持保压状态。在载质量变化比较小时，高度阀能够慢速充排风，这样可以使高度阀稳定过渡到中立位，同时也可以避免高度阀频繁充排风，合理地利用风源。

这一点在高度阀的设计中已经体现。从活塞杆结构可知，当杠杆的旋转角度较小时，活塞杆和阀体内壁之间只有很窄的缝隙，能起到节流作用，降低了充风速度。当杠杆的旋转角度较大时，活塞杆继续向左运动，活塞杆和阀体之间的间隙变大，能提高进气流量，达到快充的目的。

在车体升高到设定位置后，杠杆就返回到水平位置，高度阀再次处于中立位，关闭进气阀和止回阀。

2.排风状态（车辆载质量减少）

当车辆载质量减少时，空气弹簧膨胀，车体开始上升，杠杆绕着驱动轴向下旋转，偏心销拉动活塞杆向右运动，打开排气阀。此时进气阀在弹簧和阀头上压力的作用下保持关闭，切断总风和空气弹簧之间的通路。

如果车辆载质量下降较少，由于活塞杆的节流作用，空气弹簧将缓慢排风。如果车辆载质量下降较多，活塞杆旋转角度较大时，直接连通空气弹簧与活塞杆的排风通道，达到快速排风的目的。

随着空气弹簧空气压力的下降，车体逐渐下移，回到初始水平位置，使高度阀处于中立位，最终关闭排气阀。

高度阀检测方法高度阀的测试内容有漏泄试验和性能试验。由高度阀内部结构可知，漏泄主要发生在排气阀、进气阀和止回阀，性能试验包括快充和慢充试验，快排和慢排试验。

1.漏泄试验

（1）止回阀漏泄试验

关闭所有塞门，把杠杆旋转至中立位，并把调压阀的输出压力调整为1000kPa。

打开塞门HD2、H2和H4。当压力表1稳定地显示1000kPa时，关闭塞门HD2和H2，打开塞门H1。

30s后，压力表1的压降不能超过5kPa。试验结束后关闭所有塞门。

（2）排气阀漏泄试验

打开塞门HD2、H2和H4，然后把杠杆向充风方向旋转2°，使压力表2的压力上升。

压力表2的压力达到400kPa时，关闭塞门HD2和H2，打开塞门H1。

30s后，压力表1的压降不能超过5kPa。试验结束后，把杠杆旋转至中立位，然后关闭所有塞门。

（3）进气阀漏泄试验

打开塞门H2、H4，然后缓慢地向排风方向旋转杠杆。当压力表2的压力下降至50kPa时，把驱动轴旋转至中立位，然后向充风方向旋转10°。

30s后，压力表2的压降不能超过1kPa。试验结束后，把杠杆向排风方向旋转≥10°，然后打开塞门。

2.性能测试试验台

试验台由硬件和软件两大部分组成。硬件由主机系统和测控硬件系统组成。主机系统包括机柜、夹紧装置、数控圆转台、试验气路系统。测控硬件系统由计算机系统、压力传感器、数控圆转台的驱动电机、编码器控制系统、单片机系统等组成。试验台的应用软件系统能在windows操作系统平台上运行，具有广泛的适应性2。

应用领域1.卡车驾驶室悬架，多见于高端车型的半浮式后悬架架，或全浮式前、后悬架，如一汽重卡，陕汽重卡，福田ETX，东风天龙等；

2.卡车底盘，多见于欧美等国家和地区，用来改善底盘传动性能，或为了实现某项特殊功能，例如某些货车降低高度以装卸货物。中国国内对于甩挂已经逐渐开始应用；

3.客车底盘悬架，多见于高端或豪华巴士，能显著提高乘坐舒适性。或为了便于乘客上下车，能快速排气使车身单侧倾斜或前端下降（Kneeling，下跪功能）。

4.其他场合，例如铁路车辆，机场摆渡车，起重机等等3。