王華

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林吉林 132000）

動車組電空制動系統(tǒng)仿真研究

王華

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林吉林 132000）

文章設(shè)計一款功能齊全、技術(shù)先進、可操作性強的動車組制動實訓(xùn)設(shè)備，并簡單介紹其功能參數(shù)。

動車組；制動系統(tǒng)；功能；參數(shù)

我國目前擁有 1800 組動車組，已經(jīng)超過了世界其他國家的總量，動車組制造、動態(tài)監(jiān)測均處于世界領(lǐng)先。然而，動車組運用與檢修的從業(yè)人員專業(yè)素質(zhì)有待提高。據(jù)鐵路總公司的統(tǒng)計，所有運行事故中與人員素質(zhì)有關(guān)的占 50%以上。究其原因，從業(yè)人員對動車組關(guān)鍵技術(shù)的掌握面臨困難。缺乏適用的教材，更沒有功能齊全、技術(shù)先進、可操作性強的實訓(xùn)培訓(xùn)裝備。目前我國的動車組，CRH1、CRH3、CRH380B/BL 均采用克諾爾制動技術(shù)，世界上的動車組當中克諾爾技術(shù)占了相當大的比重。由于克諾爾公司技術(shù)保密政策，目前國內(nèi)尚無此類實驗實訓(xùn)裝備。針對這一現(xiàn)象，設(shè)計一個既可以實現(xiàn)動車組制動系統(tǒng)各性能，又可以用于高職教學(xué)的動車組制動系統(tǒng)是十分必要的。

高速鐵路動車組制動實驗實訓(xùn)室項目，擬以時速 380km高鐵 B/BL 動車組為原型，以一動一拖為一個動力單元，根據(jù)克諾爾直通式電空制動的原理，按照真車的布置設(shè)計實訓(xùn)機構(gòu)。

1 該試驗臺可以實現(xiàn)的主要功能

（1）可以進行單車或一個列車基本單元的制動系統(tǒng)性能試驗。

（2）能夠進行常用制動、緊急制動、停放制動、備用制動、回送模式下的直通制動試驗；常用制動過程中能夠進行以下試驗：①復(fù)合制動試驗；②空氣制動試驗；③速度——粘著控制模式試驗；④根據(jù)載荷變化自動調(diào)整制動力的試驗（BCU控制）；⑤防滑控制功能試驗；⑥故障模擬和故障診斷處理功能試驗。

緊急制動過程中可以進行以下試驗：①復(fù)合制動試驗（制動控制器緊急制動）；②空氣制動試驗（緊急按鈕緊急制動）；③根據(jù)載荷變化自動調(diào)整制動力的試驗（制動控制器緊急由BCU 控制，緊急按鈕緊急制動由空重閥控制）；④防滑控制功能試驗；⑤故障模擬和故障診斷處理功能試驗。

（3）能夠?qū)υ囼灲Y(jié)果進行檢測記錄。

（4）能夠模擬車輛速度、動力制動力、車輛載荷的變化。

2 主要技術(shù)參數(shù)

（1）總風(fēng)管壓力為 800～1000KPa，列車管定壓 600KPa。

（2）電源電壓：AC220V，DC110V。

（3）模擬最高試驗速度 380km/h。

（4）緊急制動距離。①制動初速度 300km/h 時，純空氣制動時制動距離為 3700m。②制動初速度 250km/h 時，純空氣制動時制動距離為 2700m。③制動初速度 200km/h 時，純空氣制動時制動距離為 2000m。

（5）空氣阻力。

R（N）=0.000755mg+120.344（v+dv）+7.838（v+dv）2

式中，m 為列車質(zhì)量（kg）；dv 為逆風(fēng)速度（m/s）；v 為速度（m/s）；

（6）輪軌粘著系數(shù)，如圖1 所示。

圖1 平直軌道輪軌粘著系數(shù)

3 功能設(shè)計

（1）常用制動試驗。啟動常用制動試驗?zāi)Ｊ綍r，由制動控制器發(fā)出制動指令，制動指令的大小與制動控制器的扳動角度成比例。制動控制器發(fā)出制動指令后，傳給中央控制單元CCU，CCU 根據(jù)制動指令和列車單元的車輛載荷計算制動力需求值，CCU 將制動力需求值通過“CAN”總線傳給試驗臺測控系統(tǒng)，同時 CCU 通過“CAN”總線將制動指令傳給每輛車的BCU。測控系統(tǒng)將動力制動力模擬值反饋到 CCU，CCU 將制動力需求值和動力制動力模擬值進行比較，如果動力制動力滿足不了制動力需求，按照優(yōu)先由拖車的空氣制動進行補償?shù)脑瓌t和車輛載荷進行動力制動力的分配，分配給每輛車的動力制動力信號通過“CAN”總線傳到每輛車的 BCU。

（2）緊急制動試驗。緊急制動試驗過程中，可以進行復(fù)合制動、空氣制動、載荷變化、防滑控制和故障模擬的試驗。

啟動緊急制動試驗?zāi)Ｊ綍r，可通過以下方法觸發(fā)緊急制動：①按下緊急制動按鈕，產(chǎn)生純空氣緊急制動。②制動控制器置“緊急”位，產(chǎn)生電空混合緊急制動。③速度大于 0km/h，施加停放制動觸發(fā)緊急制動。④其它監(jiān)控設(shè)備，如 ATP 等觸發(fā)的緊急制動。

緊急制動的控制方法如下：①列車管排大氣。通過分配閥啟動自動空氣緊急制動；②直通制動的緊急制動電磁閥斷電，啟動直通空氣緊急制動；③常用制動冗余。每臺 BCU 檢測“緊急回路狀態(tài)”列車線，施加緊急制動。

在正常運行時，列車管充滿定壓，緊急制動回路閉合。在緊急制動時，列車管通過緊急按鈕和動車的緊急制動閥排大氣，同時緊急制動回路斷電。每輛車的制動控制單元都連接到緊急制動回路上。通過列車管大氣，所有車上的分配閥都起作用，產(chǎn)生制動缸預(yù)控制壓力，到達直通制動控制單元。

（3）停放制動試驗。啟動停放制動試驗?zāi)Ｊ綍r，通過停放開關(guān)觸發(fā)停放制動。對于停放單元缸，排氣施加停放制動，充氣緩解停放制動。每輛拖車的每根軸帶有一個停放單元缸。停放開關(guān)置于緩解位，激活一個雙穩(wěn)態(tài)電磁閥為彈簧制動缸充風(fēng)，緩解停放制動；停放開關(guān)置于制動位，激活一個雙穩(wěn)態(tài)電磁閥使彈簧制動缸排氣，實施制動。

（4）備用制動試驗。啟動備用制動試驗，將操縱臺隔離開關(guān)置于關(guān)閉位，利用備用制動控制器進行備用制動試驗，記錄試驗結(jié)果。

（5）回送模式直通制動試驗。對于采用自動空氣制動作為備用制動的動車組，回送時，是通過牽引機車或連掛列車的機車大閘操縱制動主管壓力，來操縱動車組的備用自動制動系統(tǒng)，實現(xiàn)動車組的制動和緩解。如果動車組只有直通制動系統(tǒng)，回送時就需要采集牽引機車或連掛列車的制動主管壓力信號，以此信號作為指令來操縱動車組制動系統(tǒng)，實現(xiàn)動車組的制動和緩解。

（6）防滑控制試驗。常用制動過程中，可啟動防滑控制試驗。防滑控制試驗時，由測控系統(tǒng)按照設(shè)定的滑行模式來控制每根軸的速度變化。對于動軸，防滑控制系統(tǒng)可對空氣制動和動力制動進行防滑控制。常用制動時，測控系統(tǒng)的動力制動模擬裝置根據(jù)低于空氣制動防滑的判據(jù)值，對出現(xiàn)滑行的軸進行防滑控制，即減小該軸的動力制動力。正常情況下，動力制動防滑判據(jù)值設(shè)置較敏感，可較好控制動力制動的滑行；如果動軸仍存在嚴重滑行，則 BCU 會發(fā)送一個減算指令（通過 CAN 總線）給動力制動模擬裝置，使其減小動力制動力。

4 結(jié)語

設(shè)計的這款動車組制動實訓(xùn)設(shè)備，不但可以體現(xiàn)出動車組制動系統(tǒng)的特性，還模擬了實際檢修工作中會出現(xiàn)的狀況，從而更好地應(yīng)用到高職教學(xué)中。

Research on Simulation of EMU air brake system

WA NG Hua
（Jilin R ailway Technology College，Jilin，Jilin 132000，China）

This paper designs a fully functional and strong operational EMU brake training equipment with advanced technology，and briefly introduces its functional parameters.

EMU；braking system；function；parameter

U266.2

A

2095-980X（2016）12-0043-02

2016-11-07

吉林省高等教育學(xué)會 2015 年度教科研課題《動車組制動系統(tǒng)實驗實訓(xùn)平臺設(shè)計》（課題批準號：JGJX2015B50），主持人：王華。

王華（1959-），男，吉林吉林人，教授，副院長。