葛建坤，李武勇

（北京二七軌道交通裝備公司 機(jī)車研發(fā)中心，北京100072）

JZ-7制動機(jī)在大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車的應(yīng)用

葛建坤，李武勇

（北京二七軌道交通裝備公司 機(jī)車研發(fā)中心，北京100072）

通過對CCBⅡ電控空氣制動機(jī)和JZ-7空氣制動機(jī)組成及功能的分析，簡要介紹了JZ-7制動機(jī)在大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車的應(yīng)用與改進(jìn)。

改進(jìn)與應(yīng)用；JZ-7制動機(jī)；大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車

中國鐵路總公司為提升鐵路內(nèi)燃調(diào)車機(jī)車的技術(shù)等級，提出了采購大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車的愿望。大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車應(yīng)在HXN3和HXN5技術(shù)平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計研發(fā)。并具有以下技術(shù)特征：

（1）機(jī)車牽引功率（主發(fā)動機(jī)輸入）等級為3 281 k W（或2 460 k W）；

（2）機(jī)車為C0－C0，軸重25 t；

（3）機(jī)車最大運(yùn)用速度為100 km/h；

（4）柴油機(jī)滿足美國環(huán)?？偸餞ier2規(guī)定的排放要求；

（5）采用HXN3或HXN5成熟可靠的交流傳動技術(shù)；

（6）采用車載微機(jī)控制監(jiān)視系統(tǒng)（TCMS）。

根據(jù)這些要求，大連機(jī)車車輛有限公司推出了以HXN3為平臺，裝用12V265電噴柴油機(jī)的HXN3B（3 281 k W）型大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車；戚墅堰機(jī)車車輛有限公司也推出了裝用R12V280ZJ電噴柴油機(jī)的HXN5B（3 281 k W）型大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車。這兩種調(diào)車機(jī)車都裝用了JZ-7型空氣制動機(jī)。

大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車可供選擇的制動機(jī)有CCBⅡ、JZ-7等，CCBⅡ微機(jī)控制的空氣制動機(jī)廣泛用于HXN和HXD內(nèi)燃和電力機(jī)車上，JZ-7是我國內(nèi)燃機(jī)車上運(yùn)用最成熟的空氣制動機(jī)，裝車數(shù)量已經(jīng)超過10 000臺。以下對這兩種制動機(jī)進(jìn)行簡要的分析。

1 CCBⅡ電控空氣制動機(jī)

1.1 CCBⅡ電控空氣制動機(jī)簡介

CCBⅡ是克諾爾公司研制的基于網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的微機(jī)控制空氣制動機(jī)，除緊急制動外，所有的邏輯均由計算機(jī)控制，是目前最先進(jìn)的機(jī)車制動系統(tǒng)之一。該系統(tǒng)減壓準(zhǔn)確，反應(yīng)迅速，保養(yǎng)少，并具有安全性、可靠性、集成化程度高的特點(diǎn)；采用在線可更換單元的設(shè)計理念，維護(hù)簡單；功能可擴(kuò)展性良好，可實現(xiàn)分布式無線重聯(lián)控制等功能。

CCBⅡ電控空氣制動機(jī)是按照美國鐵路協(xié)會（AAR）標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)計，與26-L型空氣制動機(jī)完全兼容的客、貨運(yùn)機(jī)車制動機(jī)。其性能參數(shù)按照我國鐵路標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定進(jìn)行了調(diào)整，可以與我國鐵路既有機(jī)車車輛配套使用。

CCBⅡ電控空氣制動機(jī)主要包括電空控制單元（EPCU），集成處理模塊（IPM），繼電氣接口模塊（RIM），單獨(dú)制動閥和自動制動閥。

1.2 克諾爾CCBⅡ電控空氣制動機(jī)功能描述

CCBⅡ電控空氣制動機(jī)運(yùn)用到大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車時，可參照HXN3型機(jī)車設(shè)計思路，取消制動顯示屏（LCDM），將其功能集成到司機(jī)室操縱臺上的鐵路多功能集成系統(tǒng)（FIRE）顯示屏上。

（1）模塊間控制關(guān)系

EBV、EPCU、IPM之間通過LON網(wǎng)線進(jìn)行通訊，IPM、FIRE顯示系統(tǒng)之間通過RS422數(shù)據(jù)線進(jìn)行通訊。

（2）模塊間控制邏輯

控制列車時：

控制機(jī)車時：

1.3 CCBⅡ電控空氣制動機(jī)性能

制動機(jī)可以滿足機(jī)車客運(yùn)和貨運(yùn)的需要，有本務(wù)、單機(jī)、重聯(lián)操作模式，具有自動制動、單獨(dú)制動、單獨(dú)緩解作用、緊急制動、重聯(lián)操作、機(jī)車無動力回送、動力制動和空氣制動的聯(lián)鎖、懲罰制動、斷鉤保護(hù)、空氣備份功能。

（1）自動制動

自動制動手柄在運(yùn)轉(zhuǎn)位時，可實現(xiàn)列車管的定壓充風(fēng)及機(jī)車和牽引車輛制動缸的完全緩解；緊急制動后使用運(yùn)轉(zhuǎn)位充氣緩解時，單機(jī)列車管壓力從零升至480 k Pa（500 k Pa定壓）時間小于9 s；再一次緩解時，機(jī)車制動缸壓力從常用制動最高壓力降至40 k Pa的時間小于7 s（500 k Pa定壓）；常用制動時，列車管的最小減壓量為50 k Pa，對應(yīng)的制動缸壓力為100±10 k Pa，常用制動可持續(xù)或階段減壓至常用全制動減壓量；定壓為500 k Pa時，列車管常用全制動減壓量為140 k Pa，機(jī)車制動缸最大壓力為360±15 k Pa，上升至95%最大壓力的時間為6～8 s。

（2）單獨(dú)制動

操縱單獨(dú)制動手柄可以控制機(jī)車的制動和緩解作用，而不影響列車管壓力變化；單獨(dú)制動可實施階段制動和階段緩解作用；單獨(dú)制動手柄至全制動位，機(jī)車制動缸壓力為300±10 k Pa，制動缸壓力從零升至285 Pa的時間為2～4 s；單獨(dú)制動手柄至運(yùn)轉(zhuǎn)位，機(jī)車緩解制動。全制動緩解時，制動缸壓力從最高值降至40 k Pa的時間為3～5 s。

（3）單獨(dú)緩解作用

制動機(jī)具有單獨(dú)緩解功能，可以緩解機(jī)車因自動制動產(chǎn)生的制動作用，單獨(dú)緩解后應(yīng)自動復(fù)位；常用制動的制動缸壓力，單獨(dú)緩解復(fù)位后不能恢復(fù)；緊急制動的制動缸壓力，單獨(dú)緩解復(fù)位后允許恢復(fù)。

（4）緊急制動

當(dāng)自動制動手柄置于緊急位時，當(dāng)監(jiān)控裝置給出緊急制動要求時，按緊急制動按鈕或拉緊急制動閥時，列車分離及其他原因造成列車管減壓速率大于80 k Pa/s時，都可以產(chǎn)生緊急制動。制動系統(tǒng)在產(chǎn)生緊急制動時，必須切斷列車管的補(bǔ)風(fēng)作用；單機(jī)緊急制動時，列車管從定壓降至零的時間小于3 s，機(jī)車制動缸壓力為450±20 k Pa。6A安全防護(hù)系統(tǒng)只監(jiān)視不控制，并不給出制動指令。

（5）重聯(lián)操作

制動機(jī)有重聯(lián)操作功能，重聯(lián)機(jī)車或非操縱端設(shè)置為補(bǔ)機(jī)后，制動控制器僅緊急制動有效。通過制動平均管可實現(xiàn)對重聯(lián)機(jī)車的制動和緩解的控制，以及做為重聯(lián)機(jī)車通過制動平均管響應(yīng)本務(wù)機(jī)車的制動和緩解操縱控制。重聯(lián)機(jī)車的制動和緩解與本務(wù)機(jī)車的制動和緩解協(xié)調(diào)一致，當(dāng)重聯(lián)機(jī)車發(fā)生分離時，可阻止總風(fēng)的快速流失，保持?jǐn)嚆^引發(fā)的緊急制動作用。

（6）機(jī)車無動力回送

制動機(jī)具有無動力回送的功能；可保證機(jī)車與鐵路機(jī)車車輛任意編組，回送機(jī)車在編組列車中不會影響整個列車制動系統(tǒng)的正常工作；回送機(jī)車的列車管通過縮堵向總風(fēng)缸充風(fēng)，可對充風(fēng)流量進(jìn)行控制；無動力回送機(jī)車在列車實施常用全制動時，制動缸的最大壓力為200～250 k Pa。

（7）電阻制動和空氣制動的連鎖

機(jī)車電阻制動和空氣制動的關(guān)系見表1。

（8）懲罰制動

當(dāng)監(jiān)控裝置產(chǎn)生懲罰制動時，該制動機(jī)根據(jù)懲罰指令產(chǎn)生常用制動或緊急制動；在對懲罰制動進(jìn)行緩解之前，要把自動制動手柄置于抑制位至少1 s對懲罰制動進(jìn)行復(fù)位；懲罰源消除是懲罰制動復(fù)位的必要條件。6A安全防護(hù)系統(tǒng)只監(jiān)視不控制，并不給出制動指令。

（9）斷鉤保護(hù)

制動機(jī)采用列車管壓降速率大于70～84 kPa/s作為斷鉤指示，此時系統(tǒng)處于緊急制動狀態(tài)，制動缸壓力為緊急制動壓力，切斷總風(fēng)向列車管補(bǔ)風(fēng)并切斷機(jī)車動力。

（10）空氣備份

當(dāng)制動機(jī)EPCU中的ERCP和16CP模塊故障時，制動系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換到空氣模式，使其仍可繼續(xù)工作。

制動管充風(fēng)制動緩解：當(dāng)制動管充風(fēng)緩解時，DBTV模塊使作用管16TV排空，同時制動管給副風(fēng)缸充風(fēng)；16CP模塊中電磁閥斷電，總風(fēng)不能通過16CP，從而使作用風(fēng)缸及作用管16＃同16TV相通，并隨16TV排空；BCCP模塊響應(yīng)作用管壓力變化，排空制動缸壓力，機(jī)車緩解。

制動管減壓，制動作用：當(dāng)制動管排風(fēng)制動時，DBTV模塊使副風(fēng)缸給作用管16TV充風(fēng)，同時制動管停止副風(fēng)缸充風(fēng)，16CP模塊中電磁閥斷電，總風(fēng)不能通過16CP，從而使作用風(fēng)缸及作用管16＃同16TV相通，并隨16TV增壓；BCCP模塊響應(yīng)作用管壓力變化，給制動缸充風(fēng)，機(jī)車制動。

2 JZ-7空氣制動機(jī)

2.1 JZ-7空氣制動機(jī)簡介

JZ-7空氣制動機(jī)是中國鐵路機(jī)車主型制動機(jī)，它的操作方式和功能設(shè)置與26-L制動機(jī)相近，是一種純空氣的機(jī)車制動機(jī)。JZ-7制動機(jī)客貨兼用、可自動保壓，結(jié)構(gòu)上取消了研磨件，采用橡膠膜板柱塞閥、止閥及O型橡膠密封圈，延長了檢修周期且檢修方便。

自動制動閥和單獨(dú)制動閥采用凸輪結(jié)構(gòu)的控制方法，使操縱手柄輕快、方便，不受溫度影響。

JZ-7制動機(jī)采用了獨(dú)立的中繼閥，并且中繼閥增大了向列車充氣和排氣的有效面積，具有充氣快和排氣快的優(yōu)點(diǎn)。

JZ-7制動機(jī)的分配閥采用二壓力和三壓力混合式的結(jié)構(gòu)，既具有階段緩解作用，又具有一次緩解作用，制動缸壓力不受制動缸容量的要求并能自動保壓。

為適應(yīng)牽引長大列車的需要，設(shè)有過充位，提高列車管壓力縮短向車輛列車管和車輛副風(fēng)缸的初充風(fēng)和再充風(fēng)時間。

2.2 JZ-7空氣制動機(jī)功能描述

（1）JZ-7空氣制動機(jī)各閥控制關(guān)系

2.3 JZ-7空氣制動機(jī)性能

JZ-7空氣制動機(jī)可以滿足機(jī)車客運(yùn)和貨運(yùn)的需要，有本機(jī)、補(bǔ)機(jī)操作模式，具有自動制動、單獨(dú)制動、單獨(dú)緩解作用、緊急制動、重聯(lián)操作、機(jī)車無動力回送、動力制動和空氣制動的連鎖。

（1）自動制動

制動管定壓500 kPa時，均衡風(fēng)缸由500 kPa減壓140 k Pa的時間為5～7 s。

制動管定壓500 kPa時，常用全制動時制動缸壓力為340～360 k Pa，升壓時間為5～8 s。

制動管定壓500 kPa時，制動缸壓力由340～360 k Pa降至35 k Pa的時間為5～7 s。

自動制動閥手柄位置、制動管減壓量與制動缸壓力見表2。

（2）單獨(dú)制動

操縱單獨(dú)制動手柄可以控制機(jī)車的制動和緩解作用，而不影響列車管壓力變化；單獨(dú)制動可實施階段制動和階段緩解作用；單獨(dú)制動手柄至全制動位，機(jī)車制動缸壓力為300±10 k Pa；全制動位時制動缸壓力從零升至280 Pa的時間不大于3 s；單獨(dú)制動手柄至運(yùn)轉(zhuǎn)位，機(jī)車緩解制動。全制動緩解時，制動缸壓力從最高值降至35 k Pa的時間小于4 s。

（3）單獨(dú)緩解

該制動機(jī)具有單獨(dú)緩解功能，可以緩解機(jī)車因自動制動產(chǎn)生的制動作用。當(dāng)自動制動閥手柄置全制動位，將單獨(dú)制動閥手柄置單獨(dú)緩解位，制動缸壓力下降至零，允許制動缸壓力緩解至零后有回升，但1 min不得超過100 k Pa；自動制動閥手柄置緊急制動位，單獨(dú)制動閥手柄置單獨(dú)緩解位，制動缸在12～15 s內(nèi)開始緩解，制動缸壓力下降至零時間為25～30 s。

（4）緊急制動

當(dāng)自動制動手柄置于緊急位時，當(dāng)監(jiān)控裝置給出緊急制動要求時，按緊急制動按鈕或拉緊急制動閥時，可以產(chǎn)生緊急制動。單機(jī)緊急制動時，列車管從定壓降至0的時間小于3s，機(jī)車制動缸壓力為420～450 k Pa。6A安全防護(hù)系統(tǒng)只監(jiān)視不控制，并不給出制動指令。

（5）重聯(lián)操作

該制動機(jī)有重聯(lián)操作功能，將本務(wù)機(jī)車的重聯(lián)閥轉(zhuǎn)換按鈕置本機(jī)位，重聯(lián)機(jī)車或非操縱端設(shè)置為補(bǔ)機(jī)位后。本務(wù)機(jī)車制動機(jī)通過制動平均管可實現(xiàn)對重聯(lián)機(jī)車的制動和緩解的控制，重聯(lián)機(jī)車的制動和緩解和本務(wù)機(jī)車的制動和緩解協(xié)調(diào)一致。當(dāng)重聯(lián)機(jī)車發(fā)生分離時，可保持?jǐn)嚆^引發(fā)的緊急制動作用。

（6）機(jī)車無動力回送

該制動機(jī)設(shè)無動力回送裝置，無火回送時打開塞門，將機(jī)車的自動制動閥和單獨(dú)制動閥手柄取出，調(diào)整分配閥的常用限壓閥為250 k Pa?？杀ＷC該車可與鐵路機(jī)車車輛任意編組，且不會影響整個列車制動系統(tǒng)的正常工作。當(dāng)牽引車施行常用全制動時，該無火回送車制動缸最高壓力為250 k Pa。

（7）電阻制動和空氣制動的連鎖

在空氣自動制動作用下，施行電阻制動時空氣制動自動緩解到零。電阻制動時空氣自動制動無效。

如在電阻制動時實施緊急制動，電阻制動自行切斷，空氣緊急制動有效。

3 JZ-7與CCBⅡ制動機(jī)在大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車的應(yīng)用

3.1 JZ-7與CCBⅡ制動機(jī)滿足大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車制動性能（見表3）

根據(jù)表3，JZ-7與CCBⅡ都是大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車可選制動機(jī)，但CCBⅡ電控空氣制動機(jī)具有操縱復(fù)雜，成本高的缺點(diǎn)。JZ-7空氣制動機(jī)則具有操縱簡單可靠，成本低的優(yōu)點(diǎn)。通過改進(jìn)后可以適應(yīng)大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車的制動要求。

3.2 JZ-7空氣制動機(jī)對空電連鎖的改進(jìn)

對于交流傳動機(jī)車而言，電阻制動可靠性大大提高。由于它具有制動快和無磨耗的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)合理考慮空氣制動和電阻制動的連鎖。大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車?yán)密囕d微機(jī)控制監(jiān)視系統(tǒng)（TCMS），可實現(xiàn)對JZ-7空氣制動機(jī)與電阻制動連鎖的控制。

TCMS通過總風(fēng)壓力傳感器、列車壓力傳感器、均衡風(fēng)缸壓力傳感器、單獨(dú)作用壓力傳感器、制動缸壓力傳感器、列車管流量計，將信號接入微機(jī)，利用微機(jī)來實現(xiàn)空電連鎖控制。控制原則為：

（1）避免自動制動和電阻制動同時作用，防止引起機(jī)車擦輪。

（2）常用制動時以電阻制動優(yōu)先（減小輪緣磨耗）。

（3）緊急制動時以空氣制動優(yōu)先，但空氣制動失效后，電阻制動可以投入（安全需要）。

（4）電阻制動時，采用單獨(dú)制動。當(dāng)單獨(dú)制動制動缸壓力低于90 k Pa，兩者可以疊加，否則不能疊加。（并且電阻制動不能取消單獨(dú)制動，出于安全考慮）。

3.3 JZ-7空氣制動機(jī)對斷鉤保護(hù)的改進(jìn)

大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車?yán)密囕d微機(jī)控制監(jiān)視系統(tǒng)（TCMS），可完善JZ-7空氣制動機(jī)斷鉤保護(hù)功能。

斷鉤時因列車管的減壓速率大于80 k Pa/s，制動機(jī)發(fā)生緊急制動；但此時制動機(jī)的手柄置于運(yùn)裝位，因此總風(fēng)會給列車補(bǔ)風(fēng)，造成機(jī)車緊急制動緩解。TCMS當(dāng)監(jiān)測到該情況時，會通過控制電磁閥給總風(fēng)遮斷閥充風(fēng)，來關(guān)閉總風(fēng)不給列車管充風(fēng)。從而完善JZ-7空氣制動機(jī)斷鉤保護(hù)功能。

通過以上改進(jìn)措施后，JZ-7空氣制動機(jī)可以滿足大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車的制動要求。

4 結(jié)束語

JZ-7空氣制動機(jī)在中國鐵路具有廣泛的使用和維護(hù)經(jīng)驗，經(jīng)濟(jì)性和適用性具有明顯優(yōu)勢，經(jīng)過上述改進(jìn)，可以適用于大功率交流傳動調(diào)車內(nèi)燃機(jī)車。

JZ-7空氣制動機(jī)要想鞏固主型制動機(jī)的地位，還需進(jìn)行以下改進(jìn)：（1）研究提高橡膠件的使用壽命到8年以上，延長檢修周期；（2）研究采用不銹鋼絲彈簧代替目前的碳素鋼絲彈簧，解決彈簧容易銹蝕失效的問題；（3）設(shè)計多種形式的司機(jī)操縱閥，以適應(yīng)多種需求。

JZ-7空氣制動機(jī)只有經(jīng)過上述改進(jìn)完善，才能與26-L制動機(jī)一樣，成為大功率內(nèi)燃機(jī)車和工程機(jī)械的主型制動機(jī)。

［1］ 姜靖國.JZ-7型空氣和電空制動機(jī)［M］.北京.中國鐵道出版社.2001.

［2］ 劉豫湘，胡躍文.我國機(jī)車制動機(jī)的發(fā)展［J］.機(jī)車電傳動，2002，5：4-6.

［3］ 張思慶，王強(qiáng)，曲天威，于克俊.HXN3型重載內(nèi)燃機(jī)車產(chǎn)品設(shè)計平臺的建立［J］.內(nèi)燃機(jī)車，2011，449（7）：8-13.

［4］ 王強(qiáng).大功率交流傳動內(nèi)燃機(jī)車產(chǎn)品技術(shù)平臺的建立［J］.鐵道機(jī)車車輛，2011，31（2）：11-15，106.

Application of JZ-7 Brake On High Power AC Drive Diesel Locmotive

GE Jiankun，LI Wuyong
（R＆D Center，Beijing Feb.7th Railway Transportation Equipment Co.，Ltd.，Beijing 100072，China）

By analyzing the composition and functions of CCBⅡelectro-pneumatic brake and JZ-7 air brake，this paper introduces the application and improvement of JZ-7 brake on high power AC drive diesel locomotives.

improvement and application；JZ-7 brake；high power AC drive diesel locomotive

U262.6

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.06.12

1008－7842（2014）06－0050－04

8—）男，高級工程師（

2014－08－31）