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摘要：本文主要介绍了城轨地铁上的空气制动系统的组成和空气悬挂装置中高度阀的主要功能、结构和作用原理。然后，对城轨地铁高度调整阀调整的方法、性能试验和安装方法进行研究；最后对城轨地铁高度阀对于车辆的影响作出阐述。
关键词：城轨地铁 空气悬挂装置 高度阀 工作原理
1 引言
对于城轨地铁而言，越来越多的人把重点从运行速度转移到乘客的舒适性上，为了改善城轨地铁由于载质量变化和运行过程中由于线路原因引起的振动，通过空气悬挂装置中的高度阀和空气弹簧相互配合，在出现振动的时候通过高度阀来实现空气弹簧的进气和排气，以达到缓解作用。
2 城轨地铁空气制动系统组成
高度阀这一空气悬挂装置的核心部件属于空气制动系统。城轨地铁的空气制动系统主要包括制动控制装置、基础制动装置、空气悬挂装置、车轮防滑保护装置、升弓装置、车钩驱动装置、轮缘润滑装置等。其中空气悬挂装置主要包括溢流阀、减压阀、空气悬挂风缸、高度阀、差压阀等。
为了保证列车在运行中尤其是过曲线时的稳定性，现城轨地铁和动车组、双层客车等都通过空气悬挂装置来实现。空气悬挂装置通过溢流阀和减压阀连接总风管和空气悬挂风缸，溢流阀的作用主要防止由于总风管压力低于空气弹簧压力而造成逆流的发生。高度阀作为空气悬挂装置的核心部件是通过调整空气弹簧的进气和排气从而抬高车体使不同车厢在承载旅客数量不同的情况下达到同一水平面且与轨道运行中立面平行，防止出现由于作用力不在同一水平面上而使联挂装置脱钩的现象。差压阀主要连接同一转向架的两个高度阀，用于控制两个高度阀控制的空气弹簧内压力差在一定范围内，以免加剧因振动造成的气压波动。
3 高度阀的主要功能
高度阀的主要功能第一是保证在任意载质量条件下，车体与轨道平面均保持一定高度，这样可以保证乘客上下车的舒适性；第二是每两节相邻车厢的车钩处于同一平面且与轨道平面平行，这样可以使作用在车体的牵引力和制动力在同一直线上；第三是通过对空气弹簧的进气和排气实现使空气弹簧的刚度随着载质量的变化而变化，使车辆空载时自振频率几乎不变；第四是可以防止空气弹簧出现过充和欠充，由于高度阀这一机械机构与空气弹簧连接，空气弹簧的压力主要通过载质量和车体高度来体现，高度的变化相当于直接控制空气弹簧的进排气。
4 高度阀的工作原理
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图1 高度阀结构原理图
如图1所示为高度阀结构原理图，其中1-阀体；2-阀头；3-弹簧；4-活塞杆；5-驱动轴；6-杠杆；7-偏心销；V1-排气阀；V2-进气阀；V3-止回阀；V总风侧；L-空气弹簧侧；E-排风侧。高度阀一端连接车体，另一端通过高度阀调节杆与转向架连接，安装后确保高度阀杠杆保持水平。如图所示，当高度阀处于中立位时，进气阀V2和排气阀V1均关闭，不对空气弹簧进行充排风；当高度阀处于充风状态即车辆载质量增加，使空气弹簧压缩，车体下沉，高度阀杠杆出现倾斜时，活塞杆向上移动，并打开进气阀V2，排气阀V1关闭，总风管推动阀头向下移动打开止回阀V3，经过进气阀V1向空气弹簧充气；当高度阀处于排气状态即车辆载质量减少，使空气弹簧拉伸，车体上升，高度阀杠杆出现倾斜时，偏心销推动活塞杆向下移动，同时排气阀V1由于与阀头脱离而打开，进气阀V2由于弹簧等压力而保持关闭状态，空气弹簧中的压力空气通过排气侧E排气。
5 城轨地铁地板面的调平方式
高度阀在城轨地铁车辆上的位置与其数量有关。城轨地铁根据高度阀的数量可以确定其地板面的调平方式，一般分为两点调平、三点调平和四点调平。两点调平受一系悬挂刚度和二系悬挂刚度的影响较大，在低速过曲线时，三种方式车体的倾覆系数都较小且相差较小，只是三点调平比四点调平空气弹簧变化高度要小，可以减少进气和排气。
6 高度阀的性能试验及安装要求
6.1 高度阀的泄露试验
对于高度阀的性能试验首先是泄漏试验，将所有阀门关闭，通过压力表与检测气路确定高度阀的进气阀、排气阀和止回阀在一定时间内泄漏量在一个合理范围内。
6.2 高度阀的快/慢充试验
高度阀作为控制空气弹簧充排气的重要部件，其充排气的快慢与否直接影响着整车的运行品质。所以要对高度阀中的进气阀、排气阀和止回阀进行快慢充试验和快慢排试验。
6.3 高度阀的不灵敏区试验
高度阀的不灵敏区是指在有风源相连的情况下，高度阀开始充气和排气时杠杆从水平到向上和下倾斜的移动量总和。高度阀的不灵敏区应该在5mm之内。但这在现场作业时又因为作业现场有限而无法直接测量杠杆的移动量，而是通过高度阀调节杆旋转圈数间接确定高度阀调节杆推动高度阀杠杆向上或下倾斜的移动量。
高度阀不灵敏区试验后需要根据高度阀的不灵敏区测量高度阀调节杆，要考虑高度阀的不灵敏区（当高度阀调整杆上升或下降到指定高度时，高度阀调整杆的长度会回缩或增长不灵敏区的距离），会使高度阀调整杆的测量更为准确。在实际操作过程中，可以通过计算得出高度阀调节杆旋转一圈，丝套大约旋转1-1.5圈，再通过丝套内丝规格可以令高度阀调整杆得到准确的计算。
6.4 高度阀流量试验
通过高度阀向风缸冲入一定量压力空气，令高度阀杠杆从水平变到倾斜规定位置时测量风缸里空气压力变化到指定压力所需要的时间就是高度阀的流量试验。
6.5 高度阀安装要求
高度阀在安装时存在盲区即无法通过工具对高度阀杠杆水平度进行检测，只能通过高度阀调节杆与高度阀连接时是否漏气来判断。因为高度阀调节杆和高度阀是通过机械结构连接，当高度杆为水平时，不会有漏气发生。
高度阀杠杆由水平到最大回转角度一般为45°，超过最大回转角度容易造成高度阀的损伤。为了防止损坏高度阀，一般在抬车前拆卸，在落车后安装。
7 高度阀对城轨车辆的影响
高度阀对城轨车辆的影响主要通过其功能实现，具体表现为第一，由于高度阀可以使地板面与轨道平面平行，这样可以提升乘客的舒适性和运行品质；第二，由于高度阀可以使两两相邻车厢间车钩与轨道平面平行，这样可以使车钩受到的牵引力和制动力在同一直线上，防止车钩由于受力不均而损坏；第三，高度阀可以防止空气弹簧出现过充和欠充状态，大大提升了空气弹簧的使用寿命。
8 总结
本文首先通过现车的例子对高度阀的重要性做出简述；然后说明了城轨地铁的空气制动系统的组成和空气悬挂装置的组成；并结合高度阀的结构原理图阐述了高度阀的工作原理；最后说明了城轨地铁高度阀对车辆的影响以及高度阀的各项试验和安装使用要求。
参考文献：
[1]黄文杰.上海明珠线地铁车辆空气制动系统[J].铁道车辆，2004，42（7）：7-15.
[2]张奎全.3种进口高度调整阀结构特点分析[J].铁道车辆，2000，38（12）：24-26.
[3]刘涛.西安地铁车辆称重调簧工艺浅析[J].中国高新技术企业，2017，10：146-147.