王華
(吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院,吉林吉林 132000)
動(dòng)車組電空制動(dòng)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(jì)一款功能齊全、技術(shù)先進(jìn)、可操作性強(qiáng)的動(dòng)車組制動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備,并簡(jiǎn)單介紹其功能參數(shù)。
動(dòng)車組;制動(dòng)系統(tǒng);功能;參數(shù)
我國(guó)目前擁有 1800 組動(dòng)車組,已經(jīng)超過了世界其他國(guó)家的總量,動(dòng)車組制造、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)均處于世界領(lǐng)先。然而,動(dòng)車組運(yùn)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(jì),所有運(yùn)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(duì)動(dòng)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(jìn)、可操作性強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)培訓(xùn)裝備。目前我國(guó)的動(dòng)車組,CRH1、CRH3、CRH380B/BL 均采用克諾爾制動(dòng)技術(shù),世界上的動(dòng)車組當(dāng)中克諾爾技術(shù)占了相當(dāng)大的比重。由于克諾爾公司技術(shù)保密政策,目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝備。針對(duì)這一現(xiàn)象,設(shè)計(jì)一個(gè)既可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)各性能,又可以用于高職教學(xué)的動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)是十分必要的。
高速鐵路動(dòng)車組制動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室項(xiàng)目,擬以時(shí)速 380km高鐵 B/BL 動(dòng)車組為原型,以一動(dòng)一拖為一個(gè)動(dòng)力單元,根據(jù)克諾爾直通式電空制動(dòng)的原理,按照真車的布置設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)機(jī)構(gòu)。
(1)可以進(jìn)行單車或一個(gè)列車基本單元的制動(dòng)系統(tǒng)性能試驗(yàn)。
(2)能夠進(jìn)行常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)、停放制動(dòng)、備用制動(dòng)、回送模式下的直通制動(dòng)試驗(yàn);常用制動(dòng)過程中能夠進(jìn)行以下試驗(yàn):①?gòu)?fù)合制動(dòng)試驗(yàn);②空氣制動(dòng)試驗(yàn);③速度——粘著控制模式試驗(yàn);④根據(jù)載荷變化自動(dòng)調(diào)整制動(dòng)力的試驗(yàn)(BCU控制);⑤防滑控制功能試驗(yàn);⑥故障模擬和故障診斷處理功能試驗(yàn)。
緊急制動(dòng)過程中可以進(jìn)行以下試驗(yàn):①?gòu)?fù)合制動(dòng)試驗(yàn)(制動(dòng)控制器緊急制動(dòng));②空氣制動(dòng)試驗(yàn)(緊急按鈕緊急制動(dòng));③根據(jù)載荷變化自動(dòng)調(diào)整制動(dòng)力的試驗(yàn)(制動(dòng)控制器緊急由BCU 控制,緊急按鈕緊急制動(dòng)由空重閥控制);④防滑控制功能試驗(yàn);⑤故障模擬和故障診斷處理功能試驗(yàn)。
(3)能夠?qū)υ囼?yàn)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)記錄。
(4)能夠模擬車輛速度、動(dòng)力制動(dòng)力、車輛載荷的變化。
(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(yàn)速度 380km/h。
(4)緊急制動(dòng)距離。①制動(dòng)初速度 300km/h 時(shí),純空氣制動(dòng)時(shí)制動(dòng)距離為 3700m。②制動(dòng)初速度 250km/h 時(shí),純空氣制動(dòng)時(shí)制動(dòng)距離為 2700m。③制動(dòng)初速度 200km/h 時(shí),純空氣制動(dòng)時(shí)制動(dòng)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)
(1)常用制動(dòng)試驗(yàn)。啟動(dòng)常用制動(dòng)試驗(yàn)?zāi)J綍r(shí),由制動(dòng)控制器發(fā)出制動(dòng)指令,制動(dòng)指令的大小與制動(dòng)控制器的扳動(dòng)角度成比例。制動(dòng)控制器發(fā)出制動(dòng)指令后,傳給中央控制單元CCU,CCU 根據(jù)制動(dòng)指令和列車單元的車輛載荷計(jì)算制動(dòng)力需求值,CCU 將制動(dòng)力需求值通過“CAN”總線傳給試驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng),同時(shí) CCU 通過“CAN”總線將制動(dòng)指令傳給每輛車的BCU。測(cè)控系統(tǒng)將動(dòng)力制動(dòng)力模擬值反饋到 CCU,CCU 將制動(dòng)力需求值和動(dòng)力制動(dòng)力模擬值進(jìn)行比較,如果動(dòng)力制動(dòng)力滿足不了制動(dòng)力需求,按照優(yōu)先由拖車的空氣制動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑瓌t和車輛載荷進(jìn)行動(dòng)力制動(dòng)力的分配,分配給每輛車的動(dòng)力制動(dòng)力信號(hào)通過“CAN”總線傳到每輛車的 BCU。
(2)緊急制動(dòng)試驗(yàn)。緊急制動(dòng)試驗(yàn)過程中,可以進(jìn)行復(fù)合制動(dòng)、空氣制動(dòng)、載荷變化、防滑控制和故障模擬的試驗(yàn)。
啟動(dòng)緊急制動(dòng)試驗(yàn)?zāi)J綍r(shí),可通過以下方法觸發(fā)緊急制動(dòng):①按下緊急制動(dòng)按鈕,產(chǎn)生純空氣緊急制動(dòng)。②制動(dòng)控制器置“緊急”位,產(chǎn)生電空混合緊急制動(dòng)。③速度大于 0km/h,施加停放制動(dòng)觸發(fā)緊急制動(dòng)。④其它監(jiān)控設(shè)備,如 ATP 等觸發(fā)的緊急制動(dòng)。
緊急制動(dòng)的控制方法如下:①列車管排大氣。通過分配閥啟動(dòng)自動(dòng)空氣緊急制動(dòng);②直通制動(dòng)的緊急制動(dòng)電磁閥斷電,啟動(dòng)直通空氣緊急制動(dòng);③常用制動(dòng)冗余。每臺(tái) BCU 檢測(cè)“緊急回路狀態(tài)”列車線,施加緊急制動(dòng)。
在正常運(yùn)行時(shí),列車管充滿定壓,緊急制動(dòng)回路閉合。在緊急制動(dòng)時(shí),列車管通過緊急按鈕和動(dòng)車的緊急制動(dòng)閥排大氣,同時(shí)緊急制動(dòng)回路斷電。每輛車的制動(dòng)控制單元都連接到緊急制動(dòng)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(dòng)缸預(yù)控制壓力,到達(dá)直通制動(dòng)控制單元。
(3)停放制動(dòng)試驗(yàn)。啟動(dòng)停放制動(dòng)試驗(yàn)?zāi)J綍r(shí),通過停放開關(guān)觸發(fā)停放制動(dòng)。對(duì)于停放單元缸,排氣施加停放制動(dòng),充氣緩解停放制動(dòng)。每輛拖車的每根軸帶有一個(gè)停放單元缸。停放開關(guān)置于緩解位,激活一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電磁閥為彈簧制動(dòng)缸充風(fēng),緩解停放制動(dòng);停放開關(guān)置于制動(dòng)位,激活一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)電磁閥使彈簧制動(dòng)缸排氣,實(shí)施制動(dòng)。
(4)備用制動(dòng)試驗(yàn)。啟動(dòng)備用制動(dòng)試驗(yàn),將操縱臺(tái)隔離開關(guān)置于關(guān)閉位,利用備用制動(dòng)控制器進(jìn)行備用制動(dòng)試驗(yàn),記錄試驗(yàn)結(jié)果。
(5)回送模式直通制動(dòng)試驗(yàn)。對(duì)于采用自動(dòng)空氣制動(dòng)作為備用制動(dòng)的動(dòng)車組,回送時(shí),是通過牽引機(jī)車或連掛列車的機(jī)車大閘操縱制動(dòng)主管壓力,來(lái)操縱動(dòng)車組的備用自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組的制動(dòng)和緩解。如果動(dòng)車組只有直通制動(dòng)系統(tǒng),回送時(shí)就需要采集牽引機(jī)車或連掛列車的制動(dòng)主管壓力信號(hào),以此信號(hào)作為指令來(lái)操縱動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組的制動(dòng)和緩解。
(6)防滑控制試驗(yàn)。常用制動(dòng)過程中,可啟動(dòng)防滑控制試驗(yàn)。防滑控制試驗(yàn)時(shí),由測(cè)控系統(tǒng)按照設(shè)定的滑行模式來(lái)控制每根軸的速度變化。對(duì)于動(dòng)軸,防滑控制系統(tǒng)可對(duì)空氣制動(dòng)和動(dòng)力制動(dòng)進(jìn)行防滑控制。常用制動(dòng)時(shí),測(cè)控系統(tǒng)的動(dòng)力制動(dòng)模擬裝置根據(jù)低于空氣制動(dòng)防滑的判據(jù)值,對(duì)出現(xiàn)滑行的軸進(jìn)行防滑控制,即減小該軸的動(dòng)力制動(dòng)力。正常情況下,動(dòng)力制動(dòng)防滑判據(jù)值設(shè)置較敏感,可較好控制動(dòng)力制動(dòng)的滑行;如果動(dòng)軸仍存在嚴(yán)重滑行,則 BCU 會(huì)發(fā)送一個(gè)減算指令(通過 CAN 總線)給動(dòng)力制動(dòng)模擬裝置,使其減小動(dòng)力制動(dòng)力。
設(shè)計(jì)的這款動(dòng)車組制動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備,不但可以體現(xiàn)出動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)的特性,還模擬了實(shí)際檢修工作中會(huì)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(huì) 2015 年度教科研課題《動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)》(課題批準(zhǔn)號(hào):JGJX2015B50),主持人:王華。
王華(1959-),男,吉林吉林人,教授,副院長(zhǎng)。