动车组增加停放制动功能研究范文

《机车电传动杂志》2016年第二期

摘要：

根据停放制动功能要求以及CRH2动车组制动系统的特点，提出适用于CRH2动车组的停放制动设计方案、气路以及电气控制的实现方案，并进行理论计算，所提出的停放制动模块功能结构完善，与现行CRH2动车组制动系统完全匹配。

关键词：

停放制动；制动控制；CRH2动车组

现行CRH2系列动车组停放制动实施方式是使用铁靴，当列车入库停止后，人工在轮下添加铁靴，操作较为繁琐。各地铁车辆以及CRH3/CRH5动车组的停放制动功能，则不需要人工下车操作，仅由司机在司机室按下停放制动按钮，就可以完成停放制动的自动施加/缓解。针对地铁车辆的停放制动控制方案，每辆车均配备有1个停放制动控制模块，每轴配置1个停放制动缸，当停放制动控制模块接收到司机室的停放制动指令时，控制停放制动缸的充排气，从而实现停放制动的施加和缓解。本文以现有成熟的停放制动控制方案为参考，根据停放制动功能要求以及CRH2系列动车组制动系统的特点，设计出可用于CRH2系列动车组的功能结构完善的停放制动控制系统。

1设计方案

根据线路的要求，停放制动需保证在超员（AW3）载荷下列车能安全停靠在20‰的坡道上不后溜；在空载（AW0）载荷下列车能安全停靠在30‰的坡道上不后溜。司机可以在司机室通过按钮来操作全列车停放制动的施加和缓解，并且停放制动功能需具有完整的故障导向安全设计。为实现停放制动的以上要求，需将部分制动夹钳变更为带停放制动缸的制动夹钳。另外需增加停放制动控制模块来控制停放制动的施加和缓解。为保证列车长期安全地停靠，停放制动设计为弹簧施加方式，停放缸充气缓解，排气施加。停放制动指令则由司机室按钮触发硬线信号，输出到各停放制动控制模块，各停放制动控制模块根据该信号来对停放制动缸充气/排气。

另外，为保证现行空气制动系统的完整功能，并保证新增加的停放制动功能具有完整的故障导向安全功能，设计过程中还需要考虑以下问题：由于停放制动和空气制动/电制动具有不同的作用机制，若两者同时施加则容易造成制动力过大，从而导致擦轮等事故。因此制动系统需判断并保证停放制动和空气制动/电制动不能同时施加。为保证列车停放安全，当列车断电，总风压力降低的情况下，停放制动能够自动施加。停放制动控制模块发生漏气现象时，不能影响正常空气制动的控制，保证空气制动仍然能够正常地实施。如果停放制动缸发生轻微漏气，停放制动控制模块需能检测到因漏气导致停放制动缸的停放制动异常施加，避免单轴停放制动异常施加时列车无法获知。当停放制动指令和停放制动实际的施加状态不一致时，制动系统需能检测到该现象并进行记录。当单车的停放制动异常时，可以进行单车停放制动隔离操作。另外，针对停放制动相关的信息，需要在司机室DDU屏上显示，因此需要对网络系统软件进行相应的修改。

2理论计算

为满足停放制动将列车在定员负荷条件下保持在20‰坡道或在空车负荷下在30‰坡道停住不溜逸，需对动车组停放制动力进行计算。

2.1基本条件车重信息参见表1（基于CRH2系列某型车编组及车重参数）。

2.2停放制动力计算在各条件下进行停放制动力的计算，具体可见表2。在动车组设计中，每列车中4辆车分别设置1个停放制动控制装置，分别控制该车的4个停放制动缸上停放制动的施加和缓解。每车4个停放制动缸分别位于2个转向架的对角位置。

3停放制动实现方案

3.1气路控制实现方案停放制动气路控制方案如图1所示。

3.1.1正常运行控制方案带有停放制动控制装置车辆的每轴只有1个停放制动缸，在每个转向架上位于斜对角的位置。停放制动为高压力缓解、低压力施加的制动模式。列车正常运行情况下，VM28A-9电磁阀（失电导通）失电，总风压力经过滤尘器以及B8调压阀调压为650kPa（待定），然后再经VM28A-9电磁阀和双向逆止阀输出至停放制动缸，当停放制动缸压力大于480kPa（待定）时，停放制动处于缓解状态，此时压力开关可以检测到停放制动压力。当施加停放制动时，VM28A-9电磁阀得电，电磁阀关闭，排空电磁阀后端空气，停放制动施加。

3.1.2故障导向安全控制方案为防止停放制动与空气制动的叠加，在停放制动压力输出气路上设置双向逆止阀，该阀有2个输入口，分别输入停放制动压力和空气制动压力，两者取大输出。因此当有空气制动压力时，施加停放制动是无法排空后端PB压力，停放制动无法施加。由于停放制动为断电缓解，因此在整车入库后，存在总风压力未排空而整车断电的情况，此时整车有紧急制动，列车可以安全停靠，但是在整车总风压力缓慢下降（泄漏）的过程中，BC压力也会缓慢下降，而B8调压阀后端压力保持不变。此时存在隐患：当总风压力降为零时，BC也为零，当停放PB压力依然存在，此时所有制动都处于缓解状态，可能会出现溜车现象。因此在B8调压阀两端并联1个单向阀，保证B8调压阀后端压力不会高于前端压力，当总风压力为零时，其后端压力也必定为零，停放制动会自动施加。在双向逆止阀输出端设置节流栓来限制停放制动空气进入停放制动缸的速度，如果停放制动缸漏气达到一定速度，则通过节流栓气体无法补充后端空气的损耗，则后端气压下降。当气压下降到停放制动施加时，压力开关也会检测出停放制动的施加状态，从而可以避免造成制动盘异常磨损的危险。另外，该节流栓可以保证停放制动力的缓慢施加，对基础制动进行保护。在BC输入端增加截断塞门，当停放制动控制模块漏气时，可将该截断塞门关闭，防止常用BC压力通过停放制动控制模块漏气。在PB输出端增加带电触点截断塞门，当停放制动输出软管破裂漏气时，可将该截断塞门关闭，防止常用BC压力通过破裂处漏气。

3.1.3参数确定1）调压阀参数停放制动的缓解压力需设置高于空气制动时可能达到的最大BC压力，否则空气制动施加时会对停放制动缸充气，增加了空气制动的响应时间。因此设计调压阀的输出压力为650±10kPa（待定）。2）压力开关参数根据停放制动缸参数（图2），停放制动缸压力上升到480kPa时可认为停放制动缓解，因此设定压力开关的关压为480±10kPa。停放制动缸压力降低到380kPa以下时可认为停放制动施加，但考虑到被救援情况下常用制动最大BP压力为430kPa，因此设定压力开关的开压为450±10kPa。3）节流栓参数根据经验，设计节流栓尺寸为2mm。在停放制动控制模块、制动控制装置和基础制动匹配试验中，确认压力开关的动作是否满足响应性的要求，并根据该结果对节流栓尺寸进行调整。

3.2电气控制实现方案停放制动电气设计如图3和图4所示。

3.2.1正常运行控制方案列车正常运行情况下，当T1车为主控时，T1车主控触点MCR闭合；当车速高于5km/h时，5SR触点断开，此时即使闭合停放制动施加开关PBS，停放制动指令线仍然失电，无停放制动施加指令。停放制动指令列车线的状态输出至中央装置，由网络进行监控。停放制动控制装置的输出端设置压力开关，检测停放制动的作用压力。压力开关的状态输出至EBCU，EBCU会将该状态上传给网络。压力开关后端串联有PBR继电器，当压力开关闭合时，PBR得电，串联在154线上的PBR常开触点闭合，保持列车正常运行。停放制动压力输出端设置带电触点截断塞门，当进行停放制动隔离时，该触点状态会上传给网络。当列车停止时，5SR触点闭合，此时闭合PBS开关，停放制动指令线得电，PBV电磁阀得电，停放制动施加。PB压力开关触点断开，158线失电，EBCU接收到停放制动已施加信号；PBR继电器失电，154线断开，触发紧急制动（防止在列车运行过程中停放制动异常施加导致带停放缸的制动盘温度异常升高）。同时设置PBRS短路开关，防止PBR故障导致154线持续无法得电，列车无法运行。

3.2.2故障导向安全控制方案EBCU可以根据停放制动压力开关的状态来判断停放制动实际的施加/缓解状态，同时EBCU还会通过网络接收到停放制动施加的指令信号，EBCU会根据两者的关系来判断停放制动是否异常施加/缓解。为防止列车在运行过程中司机误操作停放制动按钮导致停放制动误施加，在停放制动指令线上串联5SR常开触点，当车速高于5km/h时，该触点断开，即使按下停放制动按钮，也不会产生停放制动指令。为保证安全，防止在列车运行过程中停放制动异常施加导致带停放缸的制动盘温度异常升高，设计停放制动施加时触发紧急制动（EB）功能，无论车速是否低于5km/h，停放制动施加均会触发紧急制动（EB）。在压力开关后端串联PBR继电器，同时继电器触点串联至154线。当停放制动施加后，停放制动压力开关触点断开，PBR继电器失电，从而154线断开失电，触发紧急制动（EB）。紧急制动（EB）触发后，JTR失电，其触点控制的PCR失电，引起牵引使能列车线断电，从而封锁牵引。当车辆运行时EBCU检测到停放制动施加时，会产生停放制动异常施加故障，EBCU将该故障上传给网络。EBCU会通过网络接收到停放制动指令的施加状态，同时EBCU还可以根据压力开关状态来判断停放制动的施加和缓解。EBCU可以根据这两者的关系，来判断停放制动是否异常施加/缓解，如果发生异常，EBCU会进行相应的故障记录。

3.3性能规格（参数）根据以上设计方案，最终的停放制动控制模块应具备表3所列参数性能。

4结语

通过以上设计方案，增加单独的停放制动控制模块，并由EBCU对停放制动控制模块进行监控，可以实现在不变更原有CRH2系列动车组制动系统功能的基础上，增加完备的停放制动功能。

参考文献：

［1］张曙光.高速列车设计方法研究［M］.北京：中国铁道出版社，2009.

［2］陈伟，姜岩峰，武青海，等.和谐号动车组停放制动控制［J］.铁道机车车辆，2011，31(5).

作者：苏超 高琦 单位：南京铁道职业技术学院 机车车辆学院  中车南京浦镇车辆有限公司 动车设计部