第X章铁道车辆供风系统内容提要:本文叙述了车辆供风系统原理、功能、结构及其应用，重点介绍了供风系统的系统原理和系统组成，对相关设计就供风系统基本知识的了解和设计技术的掌握将有积极的作用。
1、概述供风系统是制动系统的组成部分之一，属于制动范畴。
铁路发展早期，供风系统只是给制动供风，但随着机车车辆技术的不断进步，机车车辆的用风亦越来越多，如风笛、雨刷、空气弹簧、塞拉门、集便器等，从这个意义上讲，供风系统已成为辅助装置正常使用的必备条件，也是旅客列车人性化服务的重要方面。
列车供风系统分为机车供风系统和客车供风系统，机车供风系统包含有风源，机车供风系统可以自成体系，独立工作，而客车供风系统本身没有风源，不能自成体系，客车的供风是由机车来负责的，同时机车供风系统的风源设计也不仅仅着眼于机车本身用风需要，它是综合考虑整列车用风需要进行设计的。
客车供风系统和机车供风系统构成一个完整的供风系统，即列车供风系统。
因此我们撇开机车供风系统来谈客车供风系统是不完整的，为此本文将机车供风系统和客车供风系统作为一个整体进行叙述。
综观铁路客车的发展历程，无论是普通客车还是高档客车，无论是长大编组客车还是动车组，其供风系统从供风的形式来说一直未变，即压力式供风。
供风系统分单管、双管供风系统，下面就供风系统的系统原理、系统组成进行重点介绍。
2、系统原理2．1单管供风系统原理单管供风系统原理：把制风→储风→用风→排风的功能通过管路、管接件和用风设备连接起来的系统，利用风缸与用风设备的空气相对压力差实现供风。
单管机车供风系统原理见图1，单管客车供风系统原理见图2。
机车通过空压机制造出清洁的高压空气，干燥器再对高压空气进行干燥处理，处理后的高压空气通过管路储存到机车总风缸内，总风缸内压力空气是整列车用风的总风源。
压力开关控制空压机的启停，保证总风缸供风。
单管供风指的就是列车管给制动供风，机车制动机控制总风缸风源给机车或客车供风。
列车管因贯通全列车而得名，列车管既是机车给客车供风的通道，也是传递制动缓解空气指令的通道，他们都由机车自动制动阀进行控制。
关于制动机和制动控制的情况，可以参考车辆设计部学习教材，例如《铁路客车制动系统设计技术》等。
2.2双管供风系统原理随着列车的速度不断提高，车辆档次日益提高，车辆的用风亦越来越多，空气弹簧、塞拉门、集便器等设备的采用，仅仅依靠从副风缸或列车管取风，既增加机车空压机负担（频繁启动），又影响车辆制动性能。
其他设备从供风系统取风，在制动上被称为辅助用风。
假设辅助用风从副风缸取风。
副风缸由分配阀控制，制动时向制动缸供风，缓解时由列车管补风。
当辅助用风管路泄漏时就可能造成车辆无法制动或制动力不足，而当辅助用风与制动用风同步时，就算辅助用风管路不泄漏也可能造成制动力不足，这两种情况都会影响列车运行安全。
假设辅助用风从列车管取风。
列车管传递制动缓解空气指令，机车制动机充风给列车管加压，列车缓解；机车制动机排风列车管减压，列车制动。
当辅助用风启动时，如果列车管瞬时减压量超过50kPa就会引起车辆的意外制动，影响列车运行安全。
不论辅助用风是从副风缸取风，还是从列车管取风，都将增加列车管供风量和供风频率，造成空压机频繁启动，减少空压机使用寿命，这对制动系统是不利的。
综上所述，25G/T型车增加了一根供风管，同时增加复合总风缸，复合总风缸与供风管相连专门给车辆其他用风设备供风。
增加的供风管绕过自动制动阀，直接从总风缸取风向其他设备供风，将制动用风与辅助用风分开，彼此互不干扰，保证列车运行安全。
这根供风管就是总风管，总风管因直接与总风缸相连而得名。
列车管和总风管向全列车供风，在制动上被称为双管供风。
双管供风系统原理与单管供风系统原理是相同的。
双管机车供风系统原理见图3，双管客车供风系统原理见图4。
3、系统组成（以双管供风系统为例介绍）供风系统主要由风源系统、列车管、总风管、用风支管、气路控制箱、风缸组成、用风装置等部分组成。
风源系统是供风系统组成中的核心部件。
3．1风源系统风源系统主要由空气压缩机、空气干燥器、总风缸、总风缸管路、压力开关、安全阀等组成。
3.1.1 空气压缩机空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。
国内外机车采用的空气压缩机，按工作原理分，压缩机可分为旋转叶片式、活塞式、螺杆式三大系列。
旋转叶片式空气压缩机主要是利用叶片旋转过程中，叶片间体积的不断缩小，产生压缩空气。
此类压缩机适用于供风量要求较低的车辆，通常是非制动用风（空气弹簧、撒砂、轮缘润滑、门控制），主要有KNORR公司的FZ系列。
活塞式压缩机主要是通过曲轴带动活塞连杆机构使活塞在汽缸内往复运动，经两级汽缸压缩，产生压缩空气。
此种压缩机在SS1,SS3,SS7A,SS4等型车上选用，主要有V-2.4/9型，NPT5型，2-CD型、4VF-3/9型。
螺杆压缩机分为单螺杆和双螺杆两大系列。
单螺杆压缩机因最高排风压力为0.7kPa，不能用于机车主压缩机。
双螺杆压缩机是一种双轴回转式压缩机，电机通过联轴器直接驱动压缩机转子，转子为两个互相啮合的螺杆，具有非对称的啮合型面，并在一个铸铁壳体内旋转，6即啮合面与排气口之间的齿沟空间渐渐减小，齿沟内的气体逐渐被压缩，产生压缩空气。
此类压缩机在SS7D,SS7E,SS9型机车，“中华之星”高速动车组，“天梭”、“奥星”号交流传动机车上选用，主要有TSA-230系列、SL20-5系列、SL40-2系列。
目前，国内外机车普遍采用活塞式或螺杆式空气压缩机，这两种型式空气机都能适应机车风源系统的要求。
但由于我国活塞式空气压缩机制造工艺及材料的影响，机车用活塞式空气压缩机普遍质量不高。
如存在漏油，漏风，连杆与曲轴断裂，进排气阀碎等惯性质量问题；同时还存在噪声大。
振动大，油耗大，易损易耗件多，检修周期短，整机使用寿命短及故障率高，可靠性低等。
这已严重影响了机车风源系统的正常工作。
螺杆式空气压缩机已在许多领域逐步替代了活塞式空气压缩机。
目前国产螺杆式空气压缩机的主要零部件(如机头)采用进口高品质产品，整机故障率低，已达到国外水平。
尽管螺杆式空气压缩机的价格较高，但由于检修周期长，故障少，油耗低，寿命长，易损易耗件少，其综合运用成本还是较活塞式空气压缩机低。
3．1．2 空气干燥器空气干燥器是一种压缩空气除湿装置，用于清除压缩空气中的油水、水分、尘埃等有害杂质。
经过干燥器净化的空气，可避免机车车辆空气管系发生冻结和锈蚀现象，还可防止空气中的杂质引起制动失灵及车上用风设备故障。
国内机车采用的空气干燥器主要有吸附式干燥器和膜式干燥器。
吸附式干燥器属固体除湿法，采用的吸附剂主要有硅胶、铝胶和分子筛。
这些吸附剂具有大量的孔隙，所以具有较大的比表面积，当吸附材料表面水蒸汽分压力小于空气中的水蒸汽表面分压力时，压缩空气中的水分就被吸附了。
但当吸附剂吸附了足够多的水分，吸附剂饱和时就必须进行脱附再生，才能再一次吸附，以使干燥器能连续工作。
所以，吸附式干燥器一般具有双塔，一个塔处在工作压力状态下，对空气进行吸附干燥，另一个塔在常压下进行脱附再生。
由此两个塔在电控器的控制下进行干燥再生，并交替工作，连续提供干燥的压缩空气。
膜式干燥器是利用高分子中空膜纤维丝管来分离水分子，实现使空气干燥的目的。
膜的整个工作过程是连续的：未经干燥的压缩空气进入膜干燥器，流经一束高选择的中空纤维，中空纤维有一层水蒸汽可以自由穿透的薄膜。
膜式干燥器的出口处一部分干燥的压缩空气通过节流孔反吹过膜的外表面。
由于节流孔的减压，反吹空气比膜内的压缩空气干燥。
结果膜的内外形成分压力差，膜内的水蒸汽分子因此由内向外扩散。
水蒸汽通过扫气孔排入大气，压缩空气得到干燥。
目前国内机车上大都使用的吸附式空气干燥器，它结构复杂、故障多、维修维护费用高、操作不方便等缺点。
另外，吸附剂耐水硅胶在高压空气的冲击下，振动、摩擦产生的粉末、细小颗粒会造成二次污染。
尽管膜式干燥器的价格较高，但它具有结构简单、可靠性高、轻便小巧、安装方面、节约安装空间、免维修、维护工作量小、故障率低、寿命长等特点，是较理想的压缩空气干燥器替代产品。
3．1．3 总风缸机车总风缸是为储存机车以及车辆用压缩空气的压力容器。
总风缸主要用处就是降低空气压缩机在充气过程中的负载率，其他用处在于能及时在制动系统泄漏和充气时给予补气，并能及时满足机车控制与辅助系统的用风要求。
3．1．4 压力开关压力开关是利用压缩空气的压力来启闭电气触点的电气转换元件。
压力开关安装在总风缸附近，检测总风缸压力，将总风压力信号转换为空气压缩机控制电路的开关信号，从而控制空压机的启停，国内机车总风压力一般控制在750±20kPa～900 ±20kPa范围内。
3．1．5 安全阀安全阀根据工作压力能自动启闭，一般安装于封闭系统的设备或管路上保护系统安全。
当设备或管道内压力超过规定值时，即自动开启泄压，保证设备和管道内介质压力在规定数值以内，防止发生事故。
国内机车安全阀一般在系统总风达到950±20kPa时启动，保护系统安全。
3．2 列车管贯通全列车并把制动机用的压力空气输送到各个机车车辆的控制阀、分配阀或三通阀去的管路，称为列车管。
列车管通常包括制动主管、制动支管、制动软管连接器、折角塞门。
车辆上的制动主管为贯通车辆的制动管。
制动支管为制动主管与三通阀、分配阀或控制阀之间连接用的制动管。
3．2 ．1 制动管贯客车制动主、支管均为内径25mm的钢管。
制动管的各接头处采用管螺纹组装。
钢管及管接件均采用不锈钢材质。
露出端梁部分，各安装长200mm（25G型车）或260mm （25T型车）的端接管。
制动主管在端梁内侧用螺栓紧固在车底架上，制动主管在端梁外方安装折角塞门，折角塞门安装位置图见图5。
3．2 ．1 制动软管连接器制动软管是为了连接相邻各车辆的制动主管而设的。
它应能在列车通过曲线或各车辆互相伸缩时，不妨碍压力空气的畅通。
目前使用的制动软管连接器为编织制动软管，它由以橡胶为基础材料制作的无缝外胶、无缝内胶及三个化纤编织增强层组成，其软管接头、软管连接器与软管采用压套紧固组合而成。
制动软管连接器外形见图6。
3．2 ．1 球芯折角塞门折角塞门安装在制动主管的两端，用以开通或关闭主管与软管之间的通风路，以利车辆的解结、检修等工作。
它分为锥芯式、球芯式、半球芯式和往复式等多种型式，目前使用的最多的是锥芯式、球芯式，而客车均使用球芯式。
球芯折角塞门主要由塞门体、手把、套口、轴、轴套、球芯、密封垫、O形密封圈等组成。
球芯折角塞门外形图见图7。
3．3 总风管贯通全列车并把辅助设备用的压力空气输送到各个机车车辆的气路控制箱去的管路，称为总风管。
