郭小行 梁建全 朱立強(qiáng) 陳磊

【摘 要】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?，和諧號(hào)動(dòng)車組在每次上線運(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。制動(dòng)試驗(yàn)的順利通過(guò)是列車運(yùn)行安全的重要保證，制動(dòng)有效率是制動(dòng)試驗(yàn)的重要指標(biāo)。本文通過(guò)對(duì)和諧號(hào)動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)有效率進(jìn)行分析，說(shuō)明制動(dòng)有效率丟失并不完全說(shuō)明制動(dòng)系統(tǒng)失效，并提供了解決制動(dòng)有效率丟失故障的方法。

【關(guān)鍵詞】動(dòng)車組 有效率 制動(dòng)試驗(yàn)

1 前言

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?，和諧號(hào)動(dòng)車組在每次上線運(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。制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)束之后，制動(dòng)系統(tǒng)將根據(jù)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，并顯示在司機(jī)顯示屏（HMI）上。制動(dòng)試驗(yàn)的順利通過(guò)是列車運(yùn)行安全的重要保證。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)系統(tǒng)與制動(dòng)有效率分析

2.1制動(dòng)系統(tǒng)分析

直通式電空制動(dòng)系統(tǒng)由電子制動(dòng)控制單元EBCU控制：EBCU接收并解讀來(lái)自制動(dòng)控制手柄或列車控制系統(tǒng)的制動(dòng)指令，然后控制空氣制動(dòng)控制單元PBCU執(zhí)行空氣制動(dòng)?？諝庵苿?dòng)主要部件如圖1所示。

圖1空氣制動(dòng)原理圖

2.1.1常用制動(dòng)

在PBCU內(nèi)，常用制動(dòng)電磁閥< B1.1、B1.2 >將來(lái)自EBCU的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的預(yù)控制空氣壓力。常用制動(dòng)時(shí)，緊急電磁閥< B2 >關(guān)閉，從常用制動(dòng)電磁閥來(lái)的壓縮空氣經(jīng)稱重閥< E >進(jìn)入中繼閥< RV >，經(jīng)過(guò)中繼閥流量放大后輸出。常用制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力隨載重變化的調(diào)整由EBCU進(jìn)行控制。

2.1.2緊急制動(dòng)

緊急制動(dòng)時(shí)，緊急制動(dòng)安全回路斷開(kāi)，緊急電磁閥得電，從總風(fēng)管來(lái)的壓縮空氣經(jīng)緊急電磁閥進(jìn)入稱重閥和中繼閥，施加與載荷相應(yīng)的緊急制動(dòng)壓力；此時(shí)，如EBCU處于正常工作狀態(tài)，可同時(shí)控制電空轉(zhuǎn)換閥產(chǎn)生緊急制動(dòng)壓力。緊急制動(dòng)指令同時(shí)也發(fā)送給備用的自動(dòng)式空氣制動(dòng)系統(tǒng)：制動(dòng)管的壓縮空氣也通過(guò)一個(gè)緊急排風(fēng)閥迅速排空，繼而觸發(fā)分配閥< DV >產(chǎn)生緊急制動(dòng)動(dòng)作。直通式制動(dòng)壓力與自動(dòng)式制動(dòng)壓力在雙向止回閥< D >進(jìn)行比較，較大者經(jīng)稱重閥到達(dá)中繼閥，最終完成對(duì)制動(dòng)缸壓力的控制。

2.1.3備用制動(dòng)

司機(jī)可通過(guò)司機(jī)室備用制動(dòng)控制手柄控制列車管的充/排風(fēng)，通過(guò)各車PBCU中分配閥和中繼閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)式空氣制動(dòng)的施加/緩解動(dòng)作。備用制動(dòng)時(shí)，列車管的壓縮空氣進(jìn)入分配閥，分配閥根據(jù)列車管壓力轉(zhuǎn)換控制輸出壓力，經(jīng)雙向止回閥< D >進(jìn)行比較后輸出到中繼閥。

2.2制動(dòng)有效率分析

制動(dòng)有效率的試驗(yàn)主要通過(guò)直接制動(dòng)、間接制動(dòng)和緊急制動(dòng)三項(xiàng)試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行。試驗(yàn)中每輛車的本地制動(dòng)控制單元（BCU）并行發(fā)送“摩擦制動(dòng)施加狀態(tài)”、“摩擦制動(dòng)緩解狀態(tài)”、“摩擦制動(dòng)隔離狀態(tài)”及“摩擦制動(dòng)有效狀態(tài)”的信息。這些狀態(tài)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)反饋給HMI，這樣，司機(jī)就可以在制動(dòng)試驗(yàn)期間通過(guò)HMI監(jiān)控摩擦制動(dòng)的施加、緩解及隔離的狀態(tài)，而且司機(jī)可以看到制動(dòng)是正常還是異常。

制動(dòng)試驗(yàn)中制動(dòng)有效率正常的條件如下：

（1）與摩擦制動(dòng)有關(guān)的隔離塞門(mén)狀態(tài)正常：直通式電空制動(dòng)隔離電磁閥< A1 >，直通式電空制動(dòng)、間接制動(dòng)隔離電磁閥< A2 >，間接制動(dòng)隔離電磁閥< A3 >，制動(dòng)缸隔離電磁閥< A5 >，分配閥隔離電磁閥< A4 >都應(yīng)處于開(kāi)通狀態(tài)。

（2）電磁閥< B4 >的狀態(tài)正常。

（3）下列壓力測(cè)量正確：1）由壓力傳感器< B1.3 >測(cè)量的直接制動(dòng)預(yù)控制壓力；2）由壓力傳感器< C2 >測(cè)量的間接制動(dòng)預(yù)控制壓力；3）由壓力傳感器< C3 >測(cè)量的制動(dòng)缸壓力；4）由壓力傳感器< C1 >測(cè)量的總風(fēng)壓力大于6.5bar；5）經(jīng)直接制動(dòng)的緊急制動(dòng)閥< B2 >實(shí)施的緊急制動(dòng)正常工作；6）由間接制動(dòng)經(jīng)分配閥< DV >和雙向止回閥< D >實(shí)施的緊急制動(dòng)正常工作；7）高/低壓比的控制正常工作；8）由壓力傳感器< C4 >和< C5 >測(cè)量的列車管壓力正常。

2.3制動(dòng)有效率丟失分析

制動(dòng)試驗(yàn)結(jié)束后，制動(dòng)系統(tǒng)將計(jì)算當(dāng)前制動(dòng)有效率值，并上報(bào)HMI。試驗(yàn)過(guò)程中如果檢測(cè)到異常，將會(huì)造成動(dòng)車組制動(dòng)有效率丟失，但此時(shí)并不一定是制動(dòng)系統(tǒng)功能失效，也可能是個(gè)別感應(yīng)元件的故障或者壓力傳感器零點(diǎn)漂移。制動(dòng)有效率丟失的表現(xiàn)主要有單車制動(dòng)效率丟失和單元制動(dòng)效率丟失。

2.3.1 單車制動(dòng)有效率丟失

單車制動(dòng)有效率丟失即動(dòng)車組個(gè)別車輛的制動(dòng)有效率丟失，此類情況主要由常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)的控制氣路引起，并伴隨相應(yīng)的故障代碼。如前所述，施加緊急制動(dòng)后，緊急制動(dòng)閥< B2 >動(dòng)作產(chǎn)生緊急制動(dòng)。同時(shí)，在緊急制動(dòng)情況下，常用制動(dòng)控制作為冗余控制，產(chǎn)生一定的預(yù)控壓力。緊急制動(dòng)緩解后，理想情況下，緊急制動(dòng)閥失電，由緊急制動(dòng)閥動(dòng)作產(chǎn)生的緊急制動(dòng)緩解。因緊急制動(dòng)也同樣通過(guò)間接制動(dòng)作用，列車管充風(fēng)需要一定的時(shí)間，此時(shí)常用制動(dòng)作為冗余控制，仍保持有預(yù)控壓力。緊急制動(dòng)施加或緩解時(shí)，BCU會(huì)對(duì)預(yù)控壓力的上升和下降時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)，如果電磁閥故障以致制動(dòng)施加或緩解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則認(rèn)為單車制動(dòng)有效率丟失。

此外，制動(dòng)施加或緩解的狀態(tài)通過(guò)壓力傳感器< C3 >進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其穩(wěn)定性也直接影響到對(duì)制動(dòng)施加和緩解的判斷，當(dāng)壓力傳感器故障時(shí)也會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)有效率丟失。

2.3.2單元制動(dòng)有效率丟失

8輛編組的動(dòng)車組分兩個(gè)牽引單元，四個(gè)車為一個(gè)牽引單元。制動(dòng)系統(tǒng)的管理模式是：主控端頭車BCU為列車制動(dòng)管理系統(tǒng)（TBM），其負(fù)責(zé)向動(dòng)車組中兩個(gè)牽引單元的頭車BCU（即單元制動(dòng)管理系統(tǒng)SBM）進(jìn)行制動(dòng)管理。SBM負(fù)責(zé)向本單元的四個(gè)車的制動(dòng)BCU進(jìn)行管理。因此，單元制動(dòng)有效率丟失的主要問(wèn)題是SBM存在故障。在每個(gè)牽引單元的頭車BCU中設(shè)有壓力傳感器< C4 >，用于檢測(cè)列車管壓力，而中間車則不具備此功能。頭車的BCU（SBM）依據(jù)該值對(duì)本單元的間接制動(dòng)性能進(jìn)行診斷，所以其檢測(cè)值的準(zhǔn)確性直接影響到本單元的制動(dòng)有效率。如果列車管壓力傳感器故障則會(huì)引起單元制動(dòng)有效率丟失。這種情況可以通過(guò)更換壓力傳感器解決。

3 結(jié)語(yǔ)

制動(dòng)有效率是對(duì)制動(dòng)功能的綜合檢測(cè)，無(wú)論是單車制動(dòng)有效率丟失還是單元制動(dòng)有效率丟失，并不完全代表制動(dòng)功能失效，可能只是其中的某個(gè)指標(biāo)不符合判定標(biāo)準(zhǔn)。由于制動(dòng)試驗(yàn)、故障查找的時(shí)間較長(zhǎng)，從動(dòng)車組運(yùn)營(yíng)的安全、快捷等方面考慮，在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)制動(dòng)有效率丟失時(shí)，可以按相關(guān)文件進(jìn)行應(yīng)急處理。通過(guò)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，對(duì)問(wèn)題原因的深入分析，對(duì)軟硬件進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，目前已經(jīng)大大減少了該類情況發(fā)生的頻率。

參考文獻(xiàn)：

[1]章陽(yáng)，張洋，蔣軍，胡宇.和諧號(hào)動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)試驗(yàn)方法[J].鐵道機(jī)車車輛，2011，31（5）： 73-76.

[2]王月明，王松文.動(dòng)車組制動(dòng)技術(shù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010.

[3]孫劍方，李和平，曹宏發(fā)，章陽(yáng).動(dòng)車組制動(dòng)安全性研究[J].鐵道機(jī)車車輛，2011.10.

[4]胡準(zhǔn)慶.動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)[M].北京交通大學(xué)出版社，2012.6.1.

1作者簡(jiǎn)介：郭小行，女，工學(xué)碩士學(xué)位，工程師，主要從事動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)工作，曾參與設(shè)計(jì)多種車型的制動(dòng)系統(tǒng)方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。