章 陽(yáng)，張 洋，蔣 軍，胡 宇

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 機(jī)車車輛研究所，北京100081）

隨著我國(guó)高速列車技術(shù)的飛速發(fā)展，制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)負(fù)荷急劇增加，制動(dòng)系統(tǒng)也愈加復(fù)雜，其運(yùn)用可靠性直接關(guān)系到列車的運(yùn)行安全。為了確保列車運(yùn)行過(guò)程中，制動(dòng)系統(tǒng)能隨時(shí)正?？煽康毓ぷ鳎诹熊嚸看紊暇€運(yùn)行之前，必須進(jìn)行制動(dòng)試驗(yàn)，以確認(rèn)制動(dòng)系統(tǒng)各項(xiàng)功能是否正常。8輛編組的CRH3型動(dòng)車組由4輛動(dòng)車和4輛拖車組成。列車可以單組或兩列連掛運(yùn)行。列車制動(dòng)系統(tǒng)包括有直接制動(dòng)和間接制動(dòng)。直接制動(dòng)系統(tǒng)是一套由電氣直接控制氣動(dòng)摩擦制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)。間接制動(dòng)系統(tǒng)是一套自動(dòng)式空氣制動(dòng)系統(tǒng)，在直接制動(dòng)系統(tǒng)故障情況下提供緊急制動(dòng)功能以及作為備用模式。常用制動(dòng)采用復(fù)合型的制動(dòng)方式，使用電制動(dòng)和直接制動(dòng)聯(lián)合作用。制動(dòng)試驗(yàn)必須驗(yàn)證直接制動(dòng)系統(tǒng)和備用制動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，確保列車能夠有效執(zhí)行緊急制動(dòng)。制動(dòng)試驗(yàn)包括自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)、菜單引導(dǎo)的制動(dòng)試驗(yàn)、短制動(dòng)試驗(yàn)。

1 制動(dòng)試驗(yàn)的實(shí)施目的

制動(dòng)試驗(yàn)的目的是驗(yàn)證制動(dòng)系統(tǒng)的可操作性，用以保證其安全性和可用性。制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件有風(fēng)源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、總風(fēng)管、列車管、緊急制動(dòng)環(huán)路等。其功能有直接制動(dòng)功能、間接制動(dòng)功能、防滑功能、緊急制動(dòng)功能。制動(dòng)試驗(yàn)必須驗(yàn)證上述關(guān)鍵部件的可用性和功能的可靠實(shí)施。而且，為了確保在緊急情況下，能夠可靠施加緊急制動(dòng)使列車安全停車，制動(dòng)試驗(yàn)最重要的一項(xiàng)是確認(rèn)列車緊急制動(dòng)有效率。在緊急制動(dòng)有效率低于100%的條件下，列車必須限速運(yùn)行。

2 制動(dòng)試驗(yàn)的實(shí)施方法

2.1 自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)（ABT）

動(dòng)車組在每次上線之前必須進(jìn)行一次自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)。在下線之后，司機(jī)可通過(guò)司機(jī)屏（TD－HMI）設(shè)定列車再次上線運(yùn)行的時(shí)間，列車中央控制單元將計(jì)算制動(dòng)試驗(yàn)的開始時(shí)間，并在那個(gè)時(shí)間啟動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)，由制動(dòng)控制單元執(zhí)行試驗(yàn)。自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)內(nèi)容包括：

（1）總風(fēng)管貫通性試驗(yàn)；（2）空壓機(jī)試驗(yàn)；（3）列車管泄漏試驗(yàn)；（4）直接制動(dòng)試驗(yàn)，包括高壓力／低壓力模式；（5）防滑試驗(yàn)；（6）列車管貫通性試驗(yàn)；（7）間接制動(dòng)試驗(yàn)；（8）各頭車內(nèi)間接制動(dòng)的緊急制動(dòng)閥試驗(yàn)；（9）由局部制動(dòng)控制單元介入的停放制動(dòng)監(jiān)控環(huán)路試驗(yàn)；（10）由停放制動(dòng)環(huán)路介入的緊急制動(dòng)環(huán)路試驗(yàn)；（11）制動(dòng)有效率的計(jì)算。

2.2 菜單指導(dǎo)的制動(dòng)試驗(yàn)（MBT）

如果不執(zhí)行自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)，司機(jī)可以通過(guò)司機(jī)屏進(jìn)入菜單引導(dǎo)的制動(dòng)試驗(yàn)，根據(jù)菜單提示，按步驟完成制動(dòng)試驗(yàn)。在每一項(xiàng)試驗(yàn)過(guò)程中，司機(jī)屏都會(huì)顯示試驗(yàn)進(jìn)度和各階段的結(jié)果。菜單指導(dǎo)的制動(dòng)試驗(yàn)內(nèi)容包括：

（1）總風(fēng)管貫通性試驗(yàn)；（2）列車管泄漏試驗(yàn)；（3）間接制動(dòng)試驗(yàn)，包括列車管連續(xù)性試驗(yàn)；（4）直接制動(dòng)試驗(yàn)，通過(guò)扳動(dòng)制動(dòng)手柄在制動(dòng)級(jí)位與緩解位置上進(jìn)行直接制動(dòng)施加與緩解；（5）緊急制動(dòng)試驗(yàn)，通過(guò)扳動(dòng)制動(dòng)手柄至緊急制動(dòng)位置上進(jìn)行；（6）列車管連續(xù)性試驗(yàn)；（7）制動(dòng)有效率的計(jì)算。

2.3 短制動(dòng)試驗(yàn)（SBT）

在自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)后、司機(jī)換端操縱、列車連掛或解編后，需要執(zhí)行短制動(dòng)試驗(yàn)。短制動(dòng)試驗(yàn)的步驟包括：

（1）通過(guò)扳動(dòng)制動(dòng)手柄在制動(dòng)級(jí)位與緩解位置上進(jìn)行直接制動(dòng)施加與緩解試驗(yàn)；（2）通過(guò)扳動(dòng)制動(dòng)手柄至緊急制動(dòng)位置上進(jìn)行緊急制動(dòng)試驗(yàn)；（3）在兩列動(dòng)車組聯(lián)掛之后進(jìn)行列車管貫通性試驗(yàn)。

2.4 手動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)（HBT）

在沒有司機(jī)屏和制動(dòng)控制單元支持的時(shí)候，必須由司機(jī)進(jìn)行手動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)。司機(jī)和乘務(wù)員通過(guò)觀察壓力表和機(jī)械指示儀表來(lái)檢測(cè)手動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)的結(jié)果。手動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)的內(nèi)容包括：

（1）在任意一個(gè)列車管相關(guān)試驗(yàn)失敗時(shí)，用指針壓力表測(cè)試列車管壓力；（2）用指針壓力表測(cè)試列車總風(fēng)壓力；（3）用指針壓力表驗(yàn)證列車管充風(fēng)；（4）通過(guò)機(jī)械制動(dòng)狀態(tài)指示器驗(yàn)證每一輛車的制動(dòng)施加和緩解。

3 制動(dòng)試驗(yàn)的相關(guān)接口

3.1 制動(dòng)試驗(yàn)期間BCU的功能層次

在制動(dòng)試驗(yàn)期間，有3個(gè)主要的任務(wù)需要制動(dòng)控制單元（BCU）執(zhí)行，按照這些任務(wù)的層次等級(jí)，也將BCU分為3個(gè)層次：

（1）列車制動(dòng)管理器（TBM），由本務(wù)頭車主BCU承擔(dān)；（2）分段制動(dòng)管理器（SBM），由各牽引單元中的頭車主BCU承擔(dān)；（3）本地制動(dòng)控制單元（LBCU），即各車本地的BCU。

根據(jù)BCU所在的車輛的位置，BCU所承擔(dān)的功能會(huì)有所重疊。表1列出了不同車輛的BCU的用途和承擔(dān)的功能：

表1 不同車輛的BCU的用途和功能

根據(jù)上述3個(gè)層次分級(jí)，在制動(dòng)試驗(yàn)期間，各相關(guān)設(shè)備之間通過(guò)多功能列車總線（MVB）的通訊也有嚴(yán)格的限制，只能在限定的兩者之間發(fā)送／接收命令和試驗(yàn)結(jié)果，見表2及圖1。

表2 允許互相通訊的設(shè)備

3.2 自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)的信號(hào)流

自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)的命令和試驗(yàn)結(jié)果的信號(hào)流如圖2。

圖1 制動(dòng)試驗(yàn)通訊結(jié)構(gòu)

列車中央控制單元（CCU）在司機(jī)設(shè)定的時(shí)刻經(jīng)由多功能車輛總線（MVB）向列車制動(dòng)管理單元（TBM）發(fā)送自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)請(qǐng)求，TBM接收到請(qǐng)求后，按下列順序開始執(zhí)行自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)（ABT）：TBM通過(guò)MVB向列車組內(nèi)的全部SBM傳輸ABT命令，SBM向其有關(guān)的LBCU發(fā)送ABT命令，LBCU經(jīng)由MVB向SBM報(bào)告每個(gè)局部制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果，SBM通過(guò)MVB向TBM報(bào)告局部制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果，TBM根據(jù)各MVB分段的SBM發(fā)送過(guò)來(lái)的制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果信息產(chǎn)生匯總的ABT結(jié)果，然后將該結(jié)果報(bào)告給CCU和TD－HMI。

3.3 菜單引導(dǎo)的制動(dòng)試驗(yàn)的信號(hào)流

菜單引導(dǎo)的制動(dòng)試驗(yàn)的命令和試驗(yàn)結(jié)果的信號(hào)流如圖3。

司機(jī)在TD－HMI上選擇的試驗(yàn)命令經(jīng)由多功能車輛總線（MVB）向TBM 發(fā)送自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)請(qǐng)求，TBM接收到請(qǐng)求后，按下列順序開始執(zhí)行制動(dòng)試驗(yàn)：TBM通過(guò)MVB向列車組內(nèi)的全部SBM傳輸MBT命令，SBM向其有關(guān)的LBCU發(fā)送MBT命令，LBCU經(jīng)由MVB向SBM報(bào)告每個(gè)局部制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果，SBM通過(guò)MVB向TBM報(bào)告局部制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果，TBM根據(jù)各MVB分段的SBM發(fā)送過(guò)來(lái)的制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)果信息產(chǎn)生匯總的MBT結(jié)果，然后將該結(jié)果報(bào)告給TD－HMI。

圖2 ABT命令和試驗(yàn)結(jié)果信號(hào)流

圖3 MBT命令和試驗(yàn)結(jié)果信號(hào)流

4 制動(dòng)試驗(yàn)的實(shí)施流程

制動(dòng)試驗(yàn)由TBM接收CCU或TD－HMI的指令，然后下發(fā)至各個(gè)SBM，SBM又命令自己網(wǎng)段內(nèi)的LBCU來(lái)執(zhí)行制動(dòng)試驗(yàn)；LBCU執(zhí)行完畢，將結(jié)果報(bào)告給SBM，各個(gè)SBM將本網(wǎng)段內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果報(bào)告給TBM，TBM發(fā)送給TD－HMI顯示。制動(dòng)試驗(yàn)完成后，TBM根據(jù)由LBCU報(bào)告的摩擦制動(dòng)有效的車輛的數(shù)量，計(jì)算當(dāng)前緊急制動(dòng)有效率值并經(jīng)由MVB向TD－HMI發(fā)送此值。

4.1 TBM實(shí)施過(guò)程

TBM控制整列動(dòng)車組的制動(dòng)試驗(yàn)。在制動(dòng)試驗(yàn)開始階段，列車的本務(wù)頭車內(nèi)的兩個(gè)BCU進(jìn)行主－從配置，主BCU被配置為TBM。TBM執(zhí)行以下功能：

在ABT期間：（1）接收和處理來(lái)自CCU的命令，以便執(zhí)行ABT；（2）向其下屬的SBM發(fā)送ABT的啟動(dòng)和中止命令；（3）確定列車需要進(jìn)行的局部試驗(yàn)并向其下屬的SBM發(fā)送此信息；（4）從其下屬的SBM接收和處理中止ABT的請(qǐng)求；（5）收集其下屬的SBM每個(gè)試驗(yàn)步驟的結(jié)果，并在ABT結(jié)束之時(shí)向TD－HMI發(fā)送匯總的結(jié)果。

在MBT期間：（1）接收和處理來(lái)自TD－HMI的命令，以便執(zhí)行MBT；（2）向其下屬的SBM發(fā)送MBT的啟動(dòng)和中止命令；（3）確定列車需要進(jìn)行的局部試驗(yàn)并向其下屬的SBM發(fā)送此信息；（4）從其下屬的SBM接收和處理中止MBT的請(qǐng)求；（5）收集其下屬的SBM每個(gè)試驗(yàn)步驟的結(jié)果，并發(fā)送給TD－HMI以便TDHMI提示司機(jī)下一步操作。

4.2 SBM實(shí)施過(guò)程

SBM從屬于TBM。由4輛車組成的每個(gè)MVB分段都有一個(gè)SBM，它執(zhí)行以下功能

（1）接收和處理來(lái)自TBM的命令，以便開始和中止ABT／MBT并向其下屬的局部BCU發(fā)送命令；（2）從TBM接收命令，以便進(jìn)行實(shí)際的試驗(yàn)步驟并向其下屬的局部BCU發(fā)送命令；（3）向TBM發(fā)送關(guān)于第一輛車、最后一輛車、連掛的狀態(tài)的信息；（4）收集來(lái)自下屬的BCU的每個(gè)試驗(yàn)步驟結(jié)果并發(fā)送給TBM。

4.3 LBCU實(shí)施過(guò)程

LBCU從屬于本MVB分段的SBM，每輛車的第一個(gè)BCU（BCUx.1，x＝1，2，3，4）在制動(dòng)試驗(yàn)期間稱為L(zhǎng)BCU，它執(zhí)行下列功能

（1）從SBM接收命令，以便開始和中止制動(dòng)試驗(yàn)的實(shí)際試驗(yàn)步驟；（2）執(zhí)行實(shí)際試驗(yàn)步驟；（3）將實(shí)際試驗(yàn)步驟結(jié)果發(fā)送給所屬SBM。

4.4 試驗(yàn)結(jié)果及制動(dòng)有效率的計(jì)算

如果完成ABT，TBM將向TD－HMI發(fā)送試驗(yàn)結(jié)果，顯示給司機(jī)。

TBM將匯總ABT的各部分的結(jié)果，并將下列任一情況報(bào)告給CCU。

（1）成功進(jìn)行了自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)；（2）未成功進(jìn)行自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)；（3）自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)中止。

TBM將通過(guò)MVB向列車組內(nèi)的所有頭車BCU發(fā)送下列結(jié)果。

（1）成功進(jìn)行了自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)；（2）未成功進(jìn)行自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)；（3）自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)中止；（4）成功進(jìn)行了MRP貫通性試驗(yàn)；（5）未成功進(jìn)行MRP貫通性試驗(yàn)。

局部BCU1.1和BCU1.2將儲(chǔ)存從TBM接收到的ABT結(jié)果，以及從MVB接收到的數(shù)據(jù)和時(shí)間信息。全部BCU1.1和BCU1.2向MVB發(fā)送下列儲(chǔ)存的信息，包括數(shù)據(jù)和時(shí)間。

（1）成功進(jìn)行了自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)；（2）未成功進(jìn)行自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)；（3）自動(dòng)制動(dòng)試驗(yàn)中止；（4）成功進(jìn)行了MRP貫通性試驗(yàn)；（5）未成功進(jìn)行MRP貫通性試驗(yàn)。

在進(jìn)行MBT過(guò)程中，TD－HMI會(huì)在每項(xiàng)制動(dòng)試驗(yàn)過(guò)程中提示司機(jī)操作并顯示中間過(guò)程和結(jié)果。

制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)束之后，TBM根據(jù)由局部BCU報(bào)告的摩擦制動(dòng)有效的車輛的數(shù)量計(jì)算當(dāng)前制動(dòng)有效率值并經(jīng)由MVB向TD－HMI發(fā)送此值。制動(dòng)有效率的計(jì)算方法為：

η＝（n÷N）×100%

η為列車緊急制動(dòng)有效率；

n為能有效執(zhí)行緊急制動(dòng)的車輛的數(shù)量；N為列車編組的車輛總數(shù)。

5 結(jié)論

制動(dòng)試驗(yàn)的內(nèi)容涵蓋了制動(dòng)系統(tǒng)的所有關(guān)鍵部件，通過(guò)制動(dòng)試驗(yàn)可以驗(yàn)證這些關(guān)鍵部件的可用性和制動(dòng)功能。緊急制動(dòng)有效率能確保在相應(yīng)運(yùn)行速度下，能夠可靠施加緊急制動(dòng)使列車安全停車。和諧號(hào)動(dòng)車組的運(yùn)營(yíng)證明，制動(dòng)試驗(yàn)是有效的和必要的。