張志光

中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 山東青島 266111

隨著我國高速動(dòng)車組速度的不斷提升，給原有動(dòng)車的制動(dòng)系統(tǒng)提出了新的要求。不僅要盡可能地減少輪軌和列車之間的損耗，還要科學(xué)地利用制動(dòng)滑行的距離，保證在規(guī)定的行駛速度下到制動(dòng)完成需要花費(fèi)的時(shí)間和相對應(yīng)的制動(dòng)距離不得出現(xiàn)差錯(cuò)。在目前我國的動(dòng)車制動(dòng)系統(tǒng)中主要可以通過電力精準(zhǔn)控制和減速度理論控制的方式，來實(shí)現(xiàn)高速動(dòng)車制動(dòng)防滑的標(biāo)準(zhǔn)。本文就高速動(dòng)車的制動(dòng)防滑發(fā)展現(xiàn)狀、在動(dòng)車組內(nèi)可以依據(jù)實(shí)際情況實(shí)施的具體策略和常見的制動(dòng)滑行的解決方法等方面做簡單的介紹。

1 國內(nèi)外動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)防滑策略現(xiàn)狀

在國內(nèi)外中防滑制動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用是高速動(dòng)車運(yùn)行過程中的重要助手，通俗的講就是在動(dòng)車制動(dòng)是通過控制車輪與鋼軌之間的打滑程度的一種技術(shù)手段。目前我國的高速動(dòng)車基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了知識(shí)產(chǎn)權(quán)自主化，就是在動(dòng)車制動(dòng)防滑控制的技術(shù)上還是受到國外技術(shù)的保護(hù)限制，在實(shí)際的防滑控制中主要是通過空氣防滑制動(dòng)和電力制動(dòng)兩種方式的結(jié)合，而兩者主要都是通過車輪與鋼軌之間的黏著系數(shù)來進(jìn)行相應(yīng)防滑控制的。防滑控制主要是依據(jù)該動(dòng)車的實(shí)際運(yùn)行的鋼軌條件結(jié)合列車的一些制造數(shù)據(jù)，來進(jìn)行專條線路的防滑控制的，由于國外技術(shù)的不對外開發(fā)使得我國該項(xiàng)控制技術(shù)一直受到國外技術(shù)的限制。為了打破這種僵局，我國鐵路的相關(guān)工作人員開始了自主研發(fā)實(shí)驗(yàn)?zāi)M，力求打破國外技術(shù)的封鎖，找到一個(gè)最適應(yīng)我國動(dòng)車防滑制動(dòng)的技術(shù)方案，不斷提高我國高速動(dòng)車的安全與穩(wěn)定的運(yùn)營目的。

2 高速動(dòng)車組制動(dòng)防滑控制系統(tǒng)

2.1 空電混合防滑控制

高速動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)具有空電混合防滑控制功能，制動(dòng)控制單元BCU和牽引控制單元TCU（TractionControl Unit）均有滑行檢測功能。牽引控制單元TCU是通過再生制動(dòng)的模式曲線來減小制動(dòng)力，而制動(dòng)控制單元BCU則采用降低制動(dòng)缸壓力的方法來進(jìn)行滑行再黏著的控制。當(dāng)電制動(dòng)因滑行保護(hù)使實(shí)際電制動(dòng)力降低時(shí)，TCU通過本地單元向制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)送電制動(dòng)滑行保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，使制動(dòng)系統(tǒng)在動(dòng)車軸上實(shí)際電制動(dòng)力下降時(shí)不補(bǔ)充空氣制動(dòng)，以利于動(dòng)車軸的黏著恢復(fù)，防止因補(bǔ)充空氣制動(dòng)使車輪滑行加重。但電制動(dòng)力連續(xù)降低某一時(shí)刻時(shí)，BCU則將切除電制動(dòng)而投入空氣制動(dòng)，以保證制動(dòng)距離和防止輪對擦傷。當(dāng)動(dòng)車軸電制失效時(shí)，動(dòng)車軸采用空氣制動(dòng)，此時(shí)動(dòng)車軸由制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行防滑控制。

2.2 防滑控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

防滑控制系統(tǒng)主要由集成在制動(dòng)控制單元中的防滑控制器、軸速度傳感器及防滑排風(fēng)閥組成的一個(gè)閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。防滑控制器對軸速度脈沖信號(hào)進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的軸速、軸加減速度和參考速度，對已經(jīng)發(fā)生滑行的情況發(fā)出防滑控制指令，操縱防滑電磁閥，控制制動(dòng)缸的壓力。防滑系統(tǒng)能最佳利用有效黏著，以保證最短的制動(dòng)距離。

2.3 防滑控制原理

防滑控制是在制動(dòng)力即將超過黏著力時(shí)（此時(shí)防滑器判斷為“滑行”），降低制動(dòng)力，使車輪繼續(xù)處于滾動(dòng)（或滾滑）狀態(tài)，避免車輪滑行。防滑系統(tǒng)通過車輛速度傳感器檢測出此時(shí)的速度差和減速度，然后把檢測到的信號(hào)傳輸?shù)接糜诜阑刂破?，通過微處理器的比較判斷，發(fā)出防滑控制信號(hào)，從而迅速降低滑行車輪的制動(dòng)缸壓力，使滑行車輪所受的制動(dòng)力快速降低。當(dāng)滑行消失后，控制單元重新恢復(fù)車輪制動(dòng)力實(shí)施制動(dòng)。防滑系統(tǒng)判斷出“滑行”以后，控制制動(dòng)力的變化過程也很重要。在判斷出滑行后，并不是簡單地降低制動(dòng)力，而應(yīng)通過對制動(dòng)缸壓力反復(fù)進(jìn)行減壓、保壓和升壓，最大限度地利用輪軌間黏著，所以防滑系統(tǒng)對制動(dòng)力的控制既要能防止滑行，又要不致使制動(dòng)力損失過大，以充分利用黏著。

3 制動(dòng)系統(tǒng)防滑常見故障和預(yù)防對策

動(dòng)車組由于高速的運(yùn)行狀態(tài)加快了車輪與鋼軌之間的摩擦損耗，每年國家鐵路總公司用于摩擦損耗的投入不可想象。在實(shí)際的防滑制動(dòng)時(shí)更是加大了兩者之間的摩擦損耗，科研人員在進(jìn)行動(dòng)車制動(dòng)時(shí)加入水分，讓列車在潮濕的制動(dòng)環(huán)境中完成制動(dòng)與提速，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明濕軌的空氣防滑制動(dòng)相對于正?？諝夥阑苿?dòng)可以有效地減少輪軌之間的相互損耗，避免制動(dòng)過程出現(xiàn)軸抱死的情況。目前這種技術(shù)還在模擬實(shí)驗(yàn)中，相信不久的將來等到該技術(shù)成熟穩(wěn)定的時(shí)候就可以在全國的高速動(dòng)車的防滑制動(dòng)系統(tǒng)中得到應(yīng)用[1]。目前的減速度和速度差這兩種制動(dòng)效果，雖說已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是在實(shí)際的制動(dòng)控制系統(tǒng)中還需要進(jìn)一步的優(yōu)化改善。所謂的減速度和速度差就是指當(dāng)在車輪上設(shè)置的速度傳感器檢測到該時(shí)刻的制動(dòng)減速度大于或小于正常的制動(dòng)控制的范圍時(shí)，通過制動(dòng)控制系統(tǒng)對空氣制動(dòng)或電力制動(dòng)的調(diào)節(jié)保證減速度的數(shù)值控制在標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)模式的范圍內(nèi)。速度差其實(shí)就是車輪速度與動(dòng)車行駛速度之間的差值，出現(xiàn)這種情況的原因就在與動(dòng)車與鋼軌之間出現(xiàn)了滑行，必須及時(shí)的控制牽引系統(tǒng)提供的動(dòng)力，保障動(dòng)車的制動(dòng)滑行安全。我們可以根據(jù)國內(nèi)這種情況的處理方案，再結(jié)合我國高速動(dòng)車的實(shí)際情況，把速度差和減速度的反饋與制動(dòng)系統(tǒng)的處理設(shè)計(jì)為一個(gè)全自動(dòng)控制的系統(tǒng)，既避免了人工操作的誤差，也可以對實(shí)時(shí)的反饋數(shù)據(jù)做出判斷處理，提高了動(dòng)車制動(dòng)系統(tǒng)的效率。

4 結(jié)語

綜上所述，我們了解了高速動(dòng)車在制動(dòng)過程中出現(xiàn)的一些問題，我國目前動(dòng)車制動(dòng)系統(tǒng)主要使用的技術(shù)手段。為了更好地提升動(dòng)車的安全與質(zhì)量，我們應(yīng)對動(dòng)車制動(dòng)系統(tǒng)中出現(xiàn)各種問題加以歸納，分析問題的產(chǎn)生，在模擬實(shí)驗(yàn)動(dòng)車組內(nèi)加快新興技術(shù)的應(yīng)用，解決現(xiàn)階段存在的問題，讓新興技術(shù)可以更安全地應(yīng)用于高速動(dòng)車的制動(dòng)系統(tǒng)中，提高我國動(dòng)車的制動(dòng)安全與效率。