朱立強(qiáng)　郭小行　曲秋芬　秦佳穎（唐山軌道客車(chē)有限責(zé)任公司產(chǎn)品研發(fā)中心，河北唐山 063035）

關(guān)于動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的探討

朱立強(qiáng)郭小行曲秋芬秦佳穎
（唐山軌道客車(chē)有限責(zé)任公司產(chǎn)品研發(fā)中心，河北唐山 063035）

制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間作為制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)中間參數(shù)，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的性能會(huì)有一定的影響，但是可以通過(guò)對(duì)其他中間參數(shù)的相應(yīng)調(diào)整，最終可以保證制動(dòng)系統(tǒng)的性能基本不受影響。本文通過(guò)對(duì)動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生的機(jī)理、不同車(chē)型對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的要求及試驗(yàn)結(jié)果的分析，表明制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的差異基本不會(huì)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生影響，在型式試驗(yàn)中可不作為試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。

動(dòng)車(chē)組 制動(dòng)系統(tǒng) 響應(yīng)時(shí)間 型式試驗(yàn)

【Abstract】The brake system response time is a medial parameter of brake system design.it is influential to brake system performance，and can be adjusted by other medial parameters to ensure the basal performance of brake system ok.This issue indicate that the difference of brake system response time Which can not be an item of type test to evaluate shall not affect the brake system performance according to the principle of brake system response time generated、the requirement and test result analysis to brake system response time of diferent EMU.

【Key words】EMU，Brake System，Response Time Type Test

1　概述

制動(dòng)系統(tǒng)作為動(dòng)車(chē)組九大關(guān)鍵系統(tǒng)之一，其性能的好壞與動(dòng)車(chē)組的安全和運(yùn)營(yíng)秩序息息相關(guān)。制動(dòng)系統(tǒng)的性能主要由制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、減速度的設(shè)定、靜態(tài)傳動(dòng)效率、防滑保護(hù)性能等中間參數(shù)決定，其中制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間作為一個(gè)中間參數(shù)，由于各車(chē)型影響制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的某些因素的區(qū)別，不可能達(dá)到一致的要求，但可以通過(guò)對(duì)其他參數(shù)的調(diào)整、優(yōu)化匹配，以達(dá)到滿足制動(dòng)系統(tǒng)性能的目的。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的動(dòng)車(chē)組有CRH1系列、CRH2系列、CRH3系列和CRH5型動(dòng)車(chē)組，在進(jìn)行整車(chē)型式試驗(yàn)時(shí)均將制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間作為一個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)的性能指標(biāo)來(lái)進(jìn)行測(cè)試并評(píng)價(jià)。但是各車(chē)型根據(jù)自身制動(dòng)系統(tǒng)的特性，設(shè)定了不同的制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)值，據(jù)此編制了試驗(yàn)大綱并進(jìn)行了型式試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果制動(dòng)系統(tǒng)的功能都正常，即常用制動(dòng)滿足動(dòng)車(chē)組的調(diào)速功能，緊急制動(dòng)可以滿足緊急制動(dòng)距離的要求，保證了動(dòng)車(chē)組的操作性和安全性。由于各車(chē)型的制動(dòng)系統(tǒng)特性不同，制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間設(shè)定不同、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也不一致，測(cè)試結(jié)果也不盡相同，故型式試驗(yàn)大綱中將制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間作為制動(dòng)系統(tǒng)性能的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)意義不大。

圖1　常用制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生機(jī)理1

圖2　常用制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生機(jī)理2

圖3　緊急制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間機(jī)理

2　制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生的機(jī)理

制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指靜態(tài)下動(dòng)車(chē)組從發(fā)出制動(dòng)命令至制動(dòng)缸壓力上升到最高壓力90% 所需的時(shí)間。各型動(dòng)車(chē)組由于制動(dòng)系統(tǒng)特性不同，制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生的機(jī)理也不盡相同，響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短也有區(qū)別。CRH3系列動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)分為常用制動(dòng)和緊急制動(dòng)等方式，常用制動(dòng)主要用于使列車(chē)減速，緊急制動(dòng)用于在緊急的情況下，列車(chē)緊急停車(chē)，保證列車(chē)的運(yùn)營(yíng)安全。兩種制動(dòng)方式機(jī)理不同，控制方式也各異，所以制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間也有差別。以CRH380B型（非高寒）動(dòng)車(chē)組為例，對(duì)常用制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間和緊急制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生的機(jī)理分別介紹。

表1：各車(chē)型型式試驗(yàn)大綱對(duì)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間的要求　單位：s

表2：各車(chē)型制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間型式試驗(yàn)的結(jié)果　單位：s

2.1常用制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間

常用制動(dòng)通過(guò)制動(dòng)手柄進(jìn)行控制，當(dāng)制動(dòng)手柄置于常用制動(dòng)位時(shí)，主BCU先將接收到的制動(dòng)手柄角度信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的制動(dòng)級(jí)位，然后由主BCU根據(jù)當(dāng)前列車(chē)速度和預(yù)設(shè)的列車(chē)減速度曲線確定目標(biāo)減速度，進(jìn)而根據(jù)當(dāng)前列車(chē)重量計(jì)算出需施加的總制動(dòng)力，最后根據(jù)列車(chē)匯總的當(dāng)前空氣制動(dòng)系統(tǒng)最大能力和電制動(dòng)系統(tǒng)最大能力，計(jì)算得到摩擦制動(dòng)力指令和電制動(dòng)指令，將該空電復(fù)合制動(dòng)力指令以百分比信號(hào)的形式通過(guò)WTB/MVB發(fā)布，將指令發(fā)送到各單車(chē)EBCU，詳見(jiàn)圖1。

本地EBCU接收到制動(dòng)指令后，控制電磁閥B60.02-1、-2動(dòng)作輸出預(yù)控制壓力Cv，經(jīng)過(guò)雙向閥B60.04和稱(chēng)重閥B60.05（常用制動(dòng)時(shí)不參與控制，僅作為通路）到達(dá)中繼閥B60.07，輸出C壓力給制動(dòng)缸，詳見(jiàn)圖2。

綜上所述，常用制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間包括：制動(dòng)指令傳輸?shù)礁鬈?chē)EBCU之前的時(shí)間+單車(chē)BCU接收到制動(dòng)指令到輸出制動(dòng)缸壓力（C壓力）開(kāi)始上升的時(shí)間+C壓力開(kāi)始上升直至制動(dòng)缸壓力達(dá)到設(shè)定壓力的90%的時(shí)間。

制動(dòng)指令傳輸?shù)礁鬈?chē)BCU之前的時(shí)間約為0.5s，單車(chē)EBCU接收到制動(dòng)指令到輸出制動(dòng)缸壓力（C壓力）開(kāi)始上升的時(shí)間約為0.3s，而C壓力開(kāi)始上升直至制動(dòng)缸壓力達(dá)到設(shè)定壓力的90%的時(shí)間約為2.2s，故常用制動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間約為3s。

2.2緊急制動(dòng)EB響應(yīng)時(shí)間

緊急制動(dòng)E B由E B L環(huán)路觸發(fā)，當(dāng)E B L環(huán)路斷開(kāi)時(shí)，每車(chē)的EBCU通過(guò)硬線接收到緊急制動(dòng)EB施加的指令，控制輸出C壓力的過(guò)程與常用制動(dòng)相同。

緊急制動(dòng)EB制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間包括：EBCU通過(guò)硬線接收到緊急制動(dòng)EB施加指令的時(shí)間+單車(chē)EBCU接收到制動(dòng)指令到輸出制動(dòng)缸壓力（C壓力）開(kāi)始上升的時(shí)間+C壓力開(kāi)始上升直至制動(dòng)缸壓力達(dá)到設(shè)定壓力的90%的時(shí)間。

相比常用制動(dòng)，緊急制動(dòng)EB的制動(dòng)指令傳輸?shù)紹CU由硬線執(zhí)行，其余過(guò)程一致。同時(shí)，由于硬線傳輸指令速率高于網(wǎng)絡(luò)，緊急制動(dòng)EB響應(yīng)時(shí)間比常用制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間稍短。

2.3緊急制動(dòng)UB響應(yīng)時(shí)間

緊急制動(dòng)UB由UB L環(huán)路觸發(fā)，當(dāng)UB L環(huán)路斷開(kāi)時(shí)，激活BC U內(nèi)的緊急制動(dòng)閥B60.03，直接輸出Cv壓力，經(jīng)過(guò)雙向閥B60.04、稱(chēng)重閥B60.05到達(dá)中繼閥B60.07，輸出C壓力到達(dá)制動(dòng)缸，詳見(jiàn)圖3。

緊急制動(dòng)UB制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間包括：緊急制動(dòng)UB指令發(fā)出到緊急制動(dòng)閥執(zhí)行硬線指令時(shí)間+C壓力開(kāi)始上升直至制動(dòng)缸壓力達(dá)到設(shè)定壓力的90%的時(shí)間。

相比緊急制動(dòng)EB，緊急制動(dòng)UB減少了單車(chē)EBCU接收到制動(dòng)指令到輸出預(yù)控壓力（Cv壓力）的時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間小于緊急制動(dòng)EB的響應(yīng)時(shí)間。

由以上分析可知，制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間與制動(dòng)指令的傳輸方式、制動(dòng)閥類(lèi)的動(dòng)作時(shí)間、制動(dòng)管路的布置、制動(dòng)缸壓力的目標(biāo)值設(shè)置等因素有關(guān)，制動(dòng)指令的傳輸方式越快、制動(dòng)閥類(lèi)越靈敏、制動(dòng)管路布置越簡(jiǎn)潔、制動(dòng)缸壓力目標(biāo)值越小，則制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間越短。

2.4其他型號(hào)動(dòng)車(chē)組制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間

2.4.1CRH1型動(dòng)車(chē)組制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間

CRH1型動(dòng)車(chē)組常用制動(dòng)時(shí)，列車(chē)級(jí)制動(dòng)控制由CCU執(zhí)行，車(chē)輛級(jí)制動(dòng)控制由EBCU執(zhí)行，包括各種信號(hào)的處理、制動(dòng)缸壓力控制、防滑保護(hù)等，由基礎(chǔ)制動(dòng)裝置執(zhí)行制動(dòng)動(dòng)作。故常用制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間包括：制動(dòng)指令傳輸?shù)礁鬈?chē)EBCU之前的時(shí)間+單車(chē)EBCU接收到制動(dòng)指令到輸出制動(dòng)缸壓力（C壓力）開(kāi)始上升的時(shí)間+C壓力開(kāi)始上升直至制動(dòng)缸壓力達(dá)到設(shè)定壓力的90%的時(shí)間。緊急制動(dòng)由安全環(huán)路控制，通過(guò)緊急制動(dòng)閥、空重車(chē)調(diào)整閥、中繼閥最后通過(guò)制動(dòng)缸施加緊急制動(dòng)。緊急制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間包括：緊急制動(dòng)指令發(fā)出到緊急制動(dòng)閥執(zhí)行硬線指令時(shí)間+C壓力開(kāi)始上升直至制動(dòng)缸壓力達(dá)到設(shè)定壓力的90%的時(shí)間。制動(dòng)控制方式與CRH3C動(dòng)車(chē)組類(lèi)似，制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間構(gòu)成也基本一致。

2.4.2CRH2型動(dòng)車(chē)組制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間

制動(dòng)指令由司機(jī)制動(dòng)控制器發(fā)出電氣指令，經(jīng)列車(chē)信息控制系統(tǒng)傳送到每輛車(chē)的制動(dòng)控制裝置，由EBCU的電子控制單元進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)施再生制動(dòng)和空氣制動(dòng)。其中空氣制動(dòng)以控制電空轉(zhuǎn)換閥（EP閥）的電流，送出與電流相對(duì)應(yīng)的預(yù)控壓力信號(hào)到中繼閥，經(jīng)中繼閥送出流量放大的同比率壓縮空氣，再由增壓氣缸經(jīng)空—油變換作用轉(zhuǎn)變成油壓，最后經(jīng)制動(dòng)盤(pán)液壓鉗將制動(dòng)力作用到制動(dòng)盤(pán)上，完成制動(dòng)作用。故常用制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間包括：制動(dòng)指令傳輸?shù)礁鬈?chē)EBCU之前的時(shí)間+單車(chē)EBCU接收到制動(dòng)指令到輸出制動(dòng)缸壓力（C壓力）開(kāi)始上升的時(shí)間+C壓力開(kāi)始上升直至制動(dòng)缸壓力達(dá)到設(shè)定壓力的90%的時(shí)間+增壓缸中油壓達(dá)到設(shè)定時(shí)間的90%。安全制動(dòng)的控制方式與CRH 3C動(dòng)車(chē)組緊急制動(dòng)UB的方式類(lèi)似。

2.4.3CRH5型動(dòng)車(chē)組制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間

CRH5型動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)的控制方式與CRH3C型動(dòng)車(chē)組基本一致，故制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的構(gòu)成也一致，響應(yīng)時(shí)間差別不大。

3　型式試驗(yàn)大綱要求及試驗(yàn)結(jié)果

3.1各車(chē)型型式試驗(yàn)大綱對(duì)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間的要求

通過(guò)以上分析可知，各車(chē)型的制動(dòng)系統(tǒng)控制方式不盡相同，所采用的制動(dòng)系統(tǒng)零部件各有差異，管路布置各有特點(diǎn)，制動(dòng)缸的目標(biāo)壓力值設(shè)定不同，故各車(chē)型的制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間也不一致。各車(chē)型根據(jù)自身制動(dòng)系統(tǒng)的特性，編制了型式試驗(yàn)大綱，對(duì)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間的具體要求見(jiàn)表1。

3.2各車(chē)型制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間型式試驗(yàn)的結(jié)果

各車(chē)型按照型式試驗(yàn)大綱的要求對(duì)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了測(cè)試，具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

由上述表格可知，各車(chē)型對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的要求不完全相同，而試驗(yàn)結(jié)果也各有差異。同時(shí)各型號(hào)動(dòng)車(chē)組均進(jìn)行了緊急制動(dòng)距離的校核，在純空氣緊急制動(dòng)工況下，均滿足各速度等級(jí)對(duì)緊急制動(dòng)距離的要求：初速度160km/h，緊急制動(dòng)距離不大于1400m，初速度200km/h，緊急制動(dòng)距離不大于2000m，初速度250km/h，緊急制動(dòng)距離不大于3200m，初速度300km/h，緊急制動(dòng)距離不大于3800m，初速度350km/h，緊急制動(dòng)距離不大于6500m。從而表明，盡管制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間不同，但是緊急制動(dòng)距離均滿足要求，制動(dòng)系統(tǒng)性能基本不受影響。

4　結(jié)論及建議

由以上分析可知，各型動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)的控制方式不同，選用的制動(dòng)閥類(lèi)各異，制動(dòng)管路的布置各有特點(diǎn)，制動(dòng)缸目標(biāo)壓力值的設(shè)定不同，導(dǎo)致各型動(dòng)車(chē)組制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間不一致，各型動(dòng)車(chē)組依據(jù)各自的特性編制了試驗(yàn)大綱并進(jìn)行了型式試驗(yàn)，制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試結(jié)果也有差異，但各速度級(jí)緊急制動(dòng)距離滿足要求，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的性能基本沒(méi)有影響。

各型號(hào)動(dòng)車(chē)組目前最長(zhǎng)的已經(jīng)安全運(yùn)營(yíng)了6年以上，里程最多的單列車(chē)已經(jīng)運(yùn)營(yíng)了400多萬(wàn)公里，運(yùn)營(yíng)狀況良好，并未因制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間不同而影響列車(chē)的運(yùn)營(yíng)秩序和安全。進(jìn)一步證明制動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間只是制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)中間參數(shù)，可以通過(guò)合理調(diào)整其他的參數(shù)來(lái)達(dá)到制動(dòng)系統(tǒng)的目標(biāo)參數(shù)（制動(dòng)距離的要求）。由于制動(dòng)系統(tǒng)與ATP存在接口，為適應(yīng)ATP的要求，可在設(shè)計(jì)階段與ATP廠家協(xié)商，實(shí)現(xiàn)與ATP的匹配問(wèn)題。

就目前國(guó)內(nèi)多種型號(hào)動(dòng)車(chē)組并存的情況且沒(méi)有要求相互救援、相互連掛的要求，對(duì)制動(dòng)響應(yīng)時(shí)間的要求不必過(guò)于苛刻；但是如果要求各型號(hào)的動(dòng)車(chē)組可以相互救援、互聯(lián)互通，那么制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間必須一致，保證制動(dòng)系統(tǒng)的一致性。

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