權(quán)毅 上海鐵路局車輛處

CRH2C型動車組緊急制動故障原因分析及對策

權(quán)毅 上海鐵路局車輛處

通過簡述CRH2C型動車組制動系統(tǒng)的工作原理，對該型動車組發(fā)生全列緊急制動故障的原因進行分析，并提出相應(yīng)的對策。

動車組；緊急制動；原因分析；對策

CRH2型動車組的制動系統(tǒng)具有多種制動控制方式，可以滿足不同運行條件下對列車制動的需求。行車中，動車組制動控制裝置接收列車信息網(wǎng)絡(luò)或司機操作等指令，可分別進行常用制動、快速制動、緊急制動、耐雪制動等相應(yīng)的制動動作。隨著動車組運行里程的增加，制動系統(tǒng)中也出現(xiàn)了一些典型的故障，現(xiàn)結(jié)合該型動車組制動系統(tǒng)原理針對其發(fā)生的緊急制動故障進行分析并提出相應(yīng)對策，和大家進行共同探討。

1 動車組制動系統(tǒng)簡介

1.1 制動供風(fēng)系統(tǒng)原理

CRH2C型動車組配置3臺活塞式空氣壓縮機組，分別布置在03、05和07車。其主要作用向列車制動系統(tǒng)及空氣彈簧、側(cè)門、廁所等輔助設(shè)備提供壓縮空氣，詳見圖1所示。

圖1 制動供風(fēng)系統(tǒng)圖

1.2 動車組供排風(fēng)情況

通過整車供排風(fēng)計算，3臺空壓機同時工作時，在開關(guān)車門、AS晃動補風(fēng)、踏面清掃動作、便器開動、快速制動動作的情況下，MR壓力由780kPa打風(fēng)至880kPa約需1分鐘10秒，供風(fēng)能力（3683.4nL/min）遠遠高于耗風(fēng)需求（845.4nL/ min）。列車空氣壓縮機組打風(fēng)能力能滿足用風(fēng)要求。

1.3 防滑控制原理

當(dāng)BCU檢測到制動滑行時，BCU通過減小電制動模式（電制動請求）信號，使主變流器消減電制動力來減小制動滑行，以恢復(fù)輪軌間的粘著。電制滑行控制中參照各軸電制滑行特征，電制滑行中用600ms一次延遲演算將再生模式降至0V，如果解除滑行則用2s一次延遲演算恢復(fù)再生模式。此時BCU不鎖定EP閥電流，總風(fēng)通過中繼閥向制動缸充氣，同時BCU通過控制防滑排風(fēng)閥的保壓（HV）排風(fēng)（RV）動作來減小滑行軸的制動力，使滑行軸的速度得以恢復(fù)。復(fù)合制動防滑控制時序如圖2所示。

圖2 復(fù)合制動防滑控制時序圖

2 問題描述

（1）2012年12月初，CRH2098C動車組運用至滄州西-德州東之間，動車組反饋制動力不足，MON屏“牽引變流器信息編”頁面制動燈亮。17:17動車組停車，動車組司機室操作臺1、2、3單元燈亮，緊急制動燈亮。后續(xù)進行緊急復(fù)位操作后，緊急制動燈滅，確認(rèn)制動緩解后，動車組于17:21開車。

（2）2012年12月底，CRH2142C動車組運行至天津南-廊坊區(qū)間報全列緊急制動停車，停車后RS復(fù)位后緊急緩解，停車30s，查看MON無故障信息，之后運行正常。

（3）2013年1月底，CRH2102C動車組運行至北京南～廊坊區(qū)間時動車組緊急制動停車，緊急復(fù)位操作。

3 原因分析

3.1 MON數(shù)據(jù)分析

（1）CRH2098C動車組MON數(shù)據(jù)

故障記錄：3、5、7車在故障發(fā)生時報“MR壓力下降”、1車報緊急制動（JTR）、M車報“牽引變流器RBF”。

（2）CRH2142C動車組MON數(shù)據(jù)

故障記錄：3、5、7車在故障發(fā)生時報“MR壓力下降（代碼079）”，其余各車無故障記錄；查看主故障記錄，18:34分全列緊急制動，制動級別快速。

（3）CRH2102C動車組MON數(shù)據(jù)

故障記錄:3、5、7車在故障發(fā)生時報“MR壓力下降”、1車報緊急制動（JTR）、M車報“牽引變流器RBF”。

上述3列車均報出“MR壓力下降”，基本能判定其故障由總風(fēng)風(fēng)壓不足觸發(fā)動車組緊急制動，造成動車組停車。

3.2 BCU下載數(shù)據(jù)分析

通過分析BCU數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)緊急制動故障發(fā)生前各車均發(fā)生了頻繁滑行情況，其中，中間M車在各級位下均發(fā)生了全軸滑行，各車BC壓力在滑行過程中均發(fā)生了較大的波動現(xiàn)象，電制動力同樣出現(xiàn)了較大的波動現(xiàn)象。在滑行控制和恢復(fù)過程中，各車BCU需要不斷的進行滑行控制。

3.3 牽引制動數(shù)據(jù)記錄裝置（TBDR）數(shù)據(jù)下載分析

我們對CRH2098C、CRH2142C、CRH2102C動車組TBDR數(shù)據(jù)進行下載（見圖3、4、5），具體情況如下：

（1）CRH2098C動車組TBDR數(shù)據(jù)分析

圖3 CRH2098C動車組總風(fēng)欠壓觸發(fā)緊急制動圖

（2）CRH2142C動車組TBDR數(shù)據(jù)分析

圖4 CRH2142C動車組總風(fēng)欠壓觸發(fā)緊急制動圖

（3）CRH2102C動車組TBDR數(shù)據(jù)分析

圖5 CRH2102C動車組總風(fēng)欠壓觸發(fā)緊急制動圖

從5圖可見，CRH2102C動車組發(fā)生緊急制動時，前一小時內(nèi)空氣壓縮機組啟停13次。從圖中可以看出，總風(fēng)下降的過程中有壓力回復(fù)現(xiàn)象，列車制動過程中有再生制動，當(dāng)時列車運行在非分相區(qū)，空氣壓縮機組處于正常打風(fēng)狀態(tài)。12時16分15秒司機開始施加B3制動，總風(fēng)壓力以每秒1.89 kPa的速率下降；16分43秒，總風(fēng)壓力下降至812kPa，轉(zhuǎn)為B2制動，總風(fēng)壓力以每秒1.1kPa的速率下降；17分06秒總風(fēng)壓力為788kPa，切換為B3制動，總風(fēng)壓力以每秒1.8kPa的速率下降；17分26秒總風(fēng)壓力下降為752kPa，制動緩解，總風(fēng)壓力緩慢上升至760kPa；17分31秒切換B5制動，總風(fēng)以每秒2.7kPa的速率下降；17分56秒，總風(fēng)壓力下降為692 kPa，切換至快速制動，總風(fēng)壓力以每秒1.75kPa的速率下降，18分51秒總風(fēng)壓力下降至596kPa觸發(fā)緊急制動。

CRH2142C動車組BC壓力與再生反饋數(shù)據(jù)見圖6。從圖中可以看出，列車因總風(fēng)欠壓觸發(fā)緊急制動的前段時間內(nèi)，由于當(dāng)天雨雪天氣，輪軌間的粘著條件較差，出現(xiàn)了頻繁滑行后恢復(fù)的情景。在滑行控制的過程中，中繼閥不停的充排風(fēng)，BC壓力不停上下波動，即使在空氣壓縮機組打風(fēng)的情況下，也未有效抑制總風(fēng)壓力的下降。當(dāng)總風(fēng)壓力降至596kPa（調(diào)整值590±10kPa）時，觸發(fā)全列緊急制動停車。

圖6 CRH2142C動車組BC壓力與再生反饋圖

3.4 現(xiàn)車模擬試驗

2013年2月2日晚在虹橋動車所對CRH2102C進行模擬排風(fēng)試驗，當(dāng)總風(fēng)壓力低于780kPa時，司機操作制動手柄置EB檔位，然后進行緩解操作，在切除一臺空壓機進行頻繁制動緩解試驗（模擬滑行過程BC壓力頻繁波動工況），兩臺空壓機啟動的情況下，總風(fēng)壓力持續(xù)下降；在三臺空壓機均啟動的工況下，總風(fēng)壓力緩慢上升。試驗表明在空氣壓縮機組啟動的情況下，若列車頻繁出現(xiàn)滑行工況，列車其他用風(fēng)設(shè)備正常供風(fēng)時，有可能會導(dǎo)致總風(fēng)壓力下降的情況發(fā)生。

4 結(jié)論

綜上所述，造成CRH2098C、CRH2102C、CRH2142C動車組途中總風(fēng)欠壓引起列車緊急制動的原因是：在冬季雨雪天氣軌面濕滑條件下，列車踏面與軌道粘著系數(shù)較低，在實施較大級別的制動操作后，列車極易出現(xiàn)頻繁滑行，制動控制系統(tǒng)進行頻繁的滑行控制，雖有效抑制了列車滑行狀態(tài)避免了車輪擦傷，但由于頻繁滑行控制導(dǎo)致BC壓力的波動，列車耗風(fēng)量增加，總風(fēng)壓力下降至590kPa時，會觸發(fā)緊急制動停車。

為防止此類故障的發(fā)生，可采取以上措施：

（1）由于雨雪天氣造成輪軌粘著差，為了降低制動時車輛產(chǎn)生滑行的幾率，減少總風(fēng)壓力的異常消耗，在雨雪霧等惡劣天氣下，動車組調(diào)速或停車時，建議參考以下操作：

①在對動車組進行制動調(diào)速時，盡量使用B4級及以下小級位制動操作。

②車輛停車時盡量采用B4級及以下的制動級位，根據(jù)停車位置逐步減檔置B1級停車，動車組停車后將制動手柄置B7級及以上。

③在條件允許的情況下，采用制動、緩解和再制動的方式進行減速，即制動過程中，根據(jù)情況每隔一段時間緩解一次。

④在過彎道、道岔或者坡度較大的線路時，應(yīng)盡量不進行制動操作。

（2）針對黏著條件極端惡劣的工況，在列車頻繁滑行導(dǎo)致總風(fēng)壓力異常下降現(xiàn)象，進一步優(yōu)化動車組制動系統(tǒng)防滑策略，尤其是滑行恢復(fù)點的控制方法。

責(zé)任編輯：王華 徐偉民
來稿日期：2014-11-13