王云

中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 山東青島 266111

制動(dòng)系統(tǒng)承擔(dān)著動(dòng)車組減速、停車的任務(wù)。高速動(dòng)車組制動(dòng)主要通過輪軌間的黏著作用產(chǎn)生制動(dòng)力，且制動(dòng)力的實(shí)際最大值受軌道粘著力的限制，一旦輪軌間的作用力超過了輪軌粘著的限制，就會(huì)打滑。因此從安全的角度，制動(dòng)時(shí)應(yīng)充分的利用軌道粘著，保證安全的停車距離。另因高速動(dòng)車組施加制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的能量轉(zhuǎn)換，所以高速動(dòng)車組制動(dòng)時(shí)需要良好的控制策略來保證安全停車的同時(shí)還有較好的運(yùn)用經(jīng)濟(jì)性和乘坐舒適度。

1 動(dòng)車組制動(dòng)方式

動(dòng)車組制動(dòng)主要有空氣制動(dòng)和電制動(dòng)兩種制動(dòng)方式。空氣制動(dòng)為盤形制動(dòng)裝置，通過壓縮空氣使制動(dòng)夾鉗上的閘片“夾緊”制動(dòng)盤產(chǎn)生摩擦來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，將列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。電制動(dòng)是將牽引電動(dòng)機(jī)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，制動(dòng)時(shí)將電能反饋回電網(wǎng)，使能量再生利用，而不是變成熱能耗散掉，可有效地降低運(yùn)用成本。

CRH2型動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)采用單管直通式電空制動(dòng)系統(tǒng)與電制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)控制系統(tǒng)主要由制動(dòng)信號(hào)發(fā)生、制動(dòng)信號(hào)處理、制動(dòng)信號(hào)執(zhí)行三部分組成，統(tǒng)一由列車控制管理系統(tǒng)（TCMS）控制。TCMS系統(tǒng)（包括列車控制設(shè)備TCU和網(wǎng)關(guān)GM）接收到制動(dòng)指令后，根據(jù)車重、所需的減速度計(jì)算出制動(dòng)力請(qǐng)求，通過網(wǎng)絡(luò)（MVB和WTB）進(jìn)行傳遞制動(dòng)指令給EBCU和PCU，并得到反饋信息，空氣制動(dòng)由EBCU完成，電制動(dòng)由PCU完成。

2 動(dòng)車組制動(dòng)力分配方式

2.1 等磨耗制動(dòng)模式

等磨耗制動(dòng)模式采取優(yōu)先使用電制動(dòng)，當(dāng)電制動(dòng)不足時(shí)，剩余的制動(dòng)力平均分配到每套基礎(chǔ)制動(dòng)設(shè)備上，使動(dòng)車和拖車的每組制動(dòng)盤和閘片所承受的制動(dòng)力基本一致，進(jìn)而使其磨耗趨于平衡，維護(hù)周期基本一致，有利于提高動(dòng)車組的可維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性。此模式不僅能充分利用電制動(dòng)，還可以使動(dòng)車和拖車的制動(dòng)盤和閘片的磨耗趨于平衡，制動(dòng)盤和閘片的維護(hù)周期基本一致，有利于提高動(dòng)車組運(yùn)用的可維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性[1]。但是該方式每個(gè)動(dòng)車所承受的總制動(dòng)力明顯大于拖車所承受的制動(dòng)力，當(dāng)軌道粘著條件差時(shí)，動(dòng)車更容易產(chǎn)生滑行，進(jìn)而影響制動(dòng)距離，安全性相對(duì)有所降低。

2.2 均衡制動(dòng)控制

均衡制動(dòng)控制是各車等減速度的控制方式，即各車承擔(dān)自身所需制動(dòng)力。動(dòng)車優(yōu)先使用電制動(dòng)力，不足的部分采用本車的空氣制動(dòng)力補(bǔ)充，拖車采用本車的空氣制動(dòng)力。采用均衡制動(dòng)控制時(shí)，施加在每輛車上的制動(dòng)力與本車的質(zhì)量成正比，單車對(duì)黏著的利用率相同。在較差的輪軌黏著條件下，采用此種控制方式，有利于避免滑行，改善制動(dòng)性能。由于空氣制動(dòng)力與電制動(dòng)力僅在單車（動(dòng)車）范圍內(nèi)進(jìn)行復(fù)合制動(dòng)，拖車僅能使用本車的空氣制動(dòng)力，此種控制方式不能充分發(fā)揮電制動(dòng)力的效果。在實(shí)際運(yùn)營過程中，拖車頻繁使用空氣制動(dòng)，動(dòng)車空氣制動(dòng)基本不用，故拖車的制動(dòng)盤和閘片的磨耗要遠(yuǎn)大于動(dòng)車。

2.3 傳統(tǒng)的電空復(fù)合制動(dòng)模式

傳統(tǒng)的電空復(fù)合制動(dòng)模式采取優(yōu)先使用電制動(dòng)以降低空氣制動(dòng)部件的磨耗；電制動(dòng)力不足部分由拖車的空氣制動(dòng)來承擔(dān)，來平衡動(dòng)拖車之間施加的總制動(dòng)力，盡量利用軌道粘著；當(dāng)制動(dòng)力需求更大時(shí)候，再使用動(dòng)車的空氣制動(dòng)力。此種模式可以在充分利用動(dòng)車組電制動(dòng)力的基礎(chǔ)上，盡量利用軌道的粘著，避免動(dòng)車施加過大的制動(dòng)力產(chǎn)生滑行。雖然此模式電制動(dòng)得到了充分的利用，但因動(dòng)車的摩擦制動(dòng)應(yīng)用較少（在小級(jí)別制動(dòng)中尤為明顯），故拖車制動(dòng)盤較動(dòng)車明顯磨損嚴(yán)重，會(huì)出現(xiàn)拖車制動(dòng)盤和閘片須頻繁進(jìn)行維護(hù)，而動(dòng)車較少維護(hù)的情況，總體上增加了動(dòng)車組的維護(hù)成本，增加了動(dòng)車組運(yùn)用的全壽命周期成本。

3 改進(jìn)型動(dòng)車組制動(dòng)力分配方式

基于以上各種制動(dòng)力分配方式的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合動(dòng)車組實(shí)際運(yùn)用的行車特點(diǎn)，在保證安全同時(shí)兼顧維護(hù)經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新型的制動(dòng)力分配控制方法。施加常用制動(dòng)時(shí)采用等磨耗的制動(dòng)力分配方式，保證動(dòng)車組的經(jīng)濟(jì)性和可維護(hù)性，而檢測到制動(dòng)過程中發(fā)生滑行，立刻切換至等減速度的制動(dòng)力分配模式以保證充分利用軌道粘著，保證列車安全。而當(dāng)施加緊急制動(dòng)時(shí)，此時(shí)的制動(dòng)力較大，屬緊急情況下的停車，采取等減速度模式以安全為主的制動(dòng)力分配方式。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)時(shí)制動(dòng)的減速度值的大小已經(jīng)充分考慮輪軌粘著的影響，天氣狀態(tài)良好的情況下，正常運(yùn)行制動(dòng)基本上不會(huì)因沒有充分利用軌道粘著產(chǎn)生滑行，只有當(dāng)天氣狀態(tài)惡劣施加大級(jí)別制動(dòng)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)滑行。因此這種改進(jìn)型制動(dòng)力分配方式大部分時(shí)間都采取等磨耗的制動(dòng)力分配方式，僅當(dāng)制動(dòng)時(shí)檢測到滑行或施加緊急制動(dòng)時(shí)（小概率事件）才用等減速度控制方式，基本上可以在保證安全同時(shí)兼顧維護(hù)經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語

通過以上對(duì)比分析可見，相較于傳統(tǒng)的電制動(dòng)優(yōu)先控制，改進(jìn)型常用制動(dòng)控制在充分利用了電制動(dòng)力、減小了列車制動(dòng)盤和閘片的整體磨耗基礎(chǔ)上，通過設(shè)置適當(dāng)?shù)谋壤禂?shù)（針對(duì)不同制動(dòng)級(jí)別可設(shè)置不同的比例系數(shù)），可調(diào)節(jié)空氣制動(dòng)力在動(dòng)車和拖車上的分配比例，進(jìn)一步通過對(duì)動(dòng)車和拖車基礎(chǔ)制動(dòng)裝置數(shù)量的適當(dāng)配置，使分配到每套基礎(chǔ)制動(dòng)裝置上的制動(dòng)力基本一致，使動(dòng)車和拖車制動(dòng)盤和閘片的磨耗趨于平衡，有利于提升動(dòng)車組運(yùn)用的可維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性[2]。同時(shí)，為避免滑行，在低速或較惡劣的黏著工況下，仍可采用均衡制動(dòng)控制。本文詳細(xì)介紹并分析了現(xiàn)有的制動(dòng)力分配方式，并以CRH2型車為例詳細(xì)分析了各種分配方式的原理和優(yōu)缺點(diǎn)，最后基于各種制動(dòng)力分配方式的特點(diǎn)，結(jié)合動(dòng)車組實(shí)際運(yùn)用的行車特點(diǎn)，在保證安全同時(shí)兼顧維護(hù)經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，本文提出了一種新型的制動(dòng)力分配控制方法，可以在保證安全的前提下，進(jìn)一步提高動(dòng)車組運(yùn)用的可維護(hù)性和經(jīng)濟(jì)性，降低動(dòng)車組運(yùn)用的全壽命周期成本，為空氣制動(dòng)力分配提供了新的思路。