尹 雄，唐 勇

（中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司廣州動車段，廣東廣州 511480）

0 引言

近年來隨著大批城際、高速鐵路線路的開通，中國高鐵發(fā)展日新月異。動車組是中國高速鐵路技術(shù)中的核心級裝備，動車組是各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的組合體，而動車組制動技術(shù)是關(guān)乎動車組能否安全可靠高速運(yùn)行的核心技術(shù)之一。目前廣鐵集團(tuán)大量配屬了CRH1、CRH3 型動車組原型及其升級版車型。隨著動車組服役時(shí)間的推移，動車組制動系統(tǒng)各類新型故障日益呈現(xiàn)，對檢修人員的理論基礎(chǔ)及檢修規(guī)章制度的合理性有了新的要求。

目前，我國動車組車型種類比較廣泛，從時(shí)速160 km/h 的城際動車組到時(shí)速350 km/h 的高速動車組，其中有適應(yīng)南方暖濕氣候的車型，也有適應(yīng)北方極寒天氣的高寒車，也有西北防風(fēng)沙的車型。所有動車組都對制動能力有著極高的要求。動車組在設(shè)計(jì)制造之初，不同速度級別不僅需要有相應(yīng)制動能力的制動裝備相匹配，還要適應(yīng)不同的氣候環(huán)境。其中CRH1A 系列車型最大速度可以達(dá)到250 km/h，而CRH3C 系列車型可以達(dá)到350 km/h。兩者相比較，雖然制動計(jì)算機(jī)、閥體及制動機(jī)等設(shè)備都是由克諾爾廠家設(shè)計(jì)制造，但設(shè)計(jì)理念卻有很大的不同之處。

下面對兩種車型的常用及緊急制動兩個功能方面進(jìn)行了分析比較。

1 常用制動功能比較

CRH1、CRH3 型動車組包括動車轉(zhuǎn)向架、拖車轉(zhuǎn)向架。動車轉(zhuǎn)向架可采用再生制動和空氣制動。拖車轉(zhuǎn)向架只能使用空氣制動。當(dāng)再生制動和空氣制動共同使用時(shí)，再生制動具有優(yōu)先權(quán)。在車組的制動過程中，車組的再生制動能力不足則由空氣制動補(bǔ)充。兩種動車組均設(shè)計(jì)有計(jì)算機(jī)控制的制動控制系統(tǒng)，每輛車都安裝有制動計(jì)算機(jī)，制動計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)制動施加緩解、車輪防滑控制、車軸測速等功能。

在車組的制動過程中，車組的動力制動減小的效果由摩擦制動補(bǔ)償。在惡劣的環(huán)境下時(shí)，CRH3（CRH1 不具備撒砂功能）可通過撒砂系統(tǒng)提高車輪與鋼軌接觸面的粘著能力，提高粘著系數(shù)，提高動車組在較差工況下的運(yùn)行品質(zhì)。另外，CRH3 設(shè)計(jì)有自動式備用間接空氣制動系統(tǒng)，在機(jī)車救援或回送動車組時(shí)，使用備用制動。備用制動不依賴于車輛的網(wǎng)絡(luò)及電氣控制，通過列車管的壓力變化控制車輛制動力的施加和緩解，其響應(yīng)速度要慢于電空制動。CRH1、CRH3 型動車組制動氣路如圖1、圖2 所示。

從圖1 和圖2 可以看出，會發(fā)現(xiàn)CRH3型動車組的常用制動氣路流程稍復(fù)雜些，比CRH1 型車組多了雙止回閥、中繼閥多了一路控制壓力f1，在輸出時(shí)又加了一個聯(lián)鎖電磁閥控制的活塞閥。其中，雙止回閥把電空制動與間接制動巧妙地連接在一起，壓力大者優(yōu)先通行；控制壓力f1可以調(diào)節(jié)中繼閥的輸出壓力C（制動壓力），而不是僅僅跟隨CV1（預(yù)控壓力）的值輸出恒定值；聯(lián)鎖電磁閥的作用是可以電動的遠(yuǎn)程隔離掉本車摩擦制動，而此項(xiàng)功能在CRH1 型車組的設(shè)計(jì)上不存在。單純從此項(xiàng)功能來看，CRH3 型動車組出現(xiàn)制動故障時(shí)，動車組機(jī)械師可以不用下車就切除制動，但在實(shí)際運(yùn)維時(shí)，遠(yuǎn)程切除單車制動并不能完全確定制動閘片已脫離輪盤。

圖1 CRH1 型動車組制動氣路

2 緊急制動功能比較

兩種車型都設(shè)計(jì)了緊急制動回路，緊急制動包括電制動和空氣制動兩種形式。CRH1 型動車組在以下情況下可以觸發(fā)緊急制動：①主控鑰匙未插入，車組已經(jīng)激活；②司機(jī)按下操控臺緊急按鈕；③通過主控手柄施加緊急制動；④主風(fēng)缸風(fēng)壓低；⑤DSD（司機(jī)安全裝置）觸發(fā)緊急制動繼電器；⑥自動列車控制系統(tǒng)ATP（Automatic Train Protection，列車自動防護(hù)）啟動其安全繼電器；⑦TC CCU（列車控制中央控制單元）啟動其緊急制動繼電器；⑧無蓄電池電壓；⑨列車部分分離；⑩回送時(shí)制動管路低于400 kPa。

圖2 CRH3 型動車組制動氣路

當(dāng)CRH1 型動車組緊急制動被激活后，全列車緊急制動閥的供電會切斷，緊急制動閥會截止掉調(diào)壓閥輸出的壓縮空氣，而直接把主風(fēng)管過來的壓縮空氣輸入到限壓閥，然后到中繼閥，中繼閥輸出制動壓縮空氣到制動缸，觸發(fā)最大摩擦制動，同時(shí)主控計(jì)算機(jī)也會控制車組進(jìn)行動力制動（圖1）。

CRH3 型動車組設(shè)計(jì)有貫穿全列的硬線監(jiān)控回路，主要有停放制動監(jiān)控回路、制動不緩解監(jiān)控回路、火災(zāi)監(jiān)控回路、轉(zhuǎn)向架監(jiān)控回路、旅客緊急制動回路、緊急制動回路等。以下任意方法均可觸發(fā)緊急制動：①按下司機(jī)室緊急制動按鈕；②制動力控制器拉到緊急制動位置；③由列車保護(hù)系統(tǒng)或自動警示設(shè)備觸發(fā)；④列車運(yùn)行時(shí)，施加了停放制動，停放制動監(jiān)視回路會觸發(fā)緊急；⑤制動，緊急制動施加直至停車；⑥轉(zhuǎn)向架監(jiān)視回路觸發(fā)緊急制動；⑦空氣制動和電制動被用于緊急制動。

CRH3 型動車組緊急制動被觸發(fā)后，緊急制動電磁閥也會失電把主風(fēng)管的壓縮空氣通過雙止回閥、限壓閥輸入到中繼閥RV，中繼閥再輸出最大的摩擦制動壓力到制動缸。在緊急制動觸發(fā)時(shí)，列車管的壓力也會通過制動手柄、頭車后部緊急排風(fēng)閥被全部排出，從而分配閥也會輸出壓縮空氣到雙止回閥04，但是一般主風(fēng)管的壓力要明顯大于列車管的壓力，因此主風(fēng)管的壓縮空氣會通過雙止回閥，而列車管的制動壓縮空氣會被截止（圖2）。

CRH1 與CRH3 型動車組緊急制動的原理基本相似，都采用了緊急制動閥、限壓閥、中繼閥，但CRH3 型車組的中繼閥是可以氣動調(diào)節(jié)的。并且兩個車型的中繼閥實(shí)際也不一樣，CRH3另外多了一路間接制動的壓縮空氣，在緊急制動也同時(shí)啟動，安全系數(shù)更高。兩種車型的緊急制動閥的工作原理也不相同，CRH1 型是失電制動，而CRH3 型是得電制動。CRH3 型動車組的緊急制動閥實(shí)際是嵌套（早期車型設(shè)計(jì)）前述六大回路的，各任意回路觸發(fā)均會啟動緊急制動。后期實(shí)際運(yùn)營由于旅客吸煙極易觸發(fā)煙火報(bào)警，繼而導(dǎo)致緊急制動，故而對嵌套煙火的功能進(jìn)行了改造，只啟動限速功能。

3 制動系統(tǒng)典型故障

3.1 CRH1 型動車組故障

CRH1 型動車組在運(yùn)用中經(jīng)常報(bào)以下故障：①CV 壓力不正確；②達(dá)到的制動效果大于要求效果；③某軸制動缸壓力偏差。對于CRH1 型動車組制動系統(tǒng)故障，大量的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)表明有很大一部分的故障是因?yàn)閴毫鞲衅鞴收蠈?dǎo)致的。在處理制動系統(tǒng)故障時(shí)首先要排除壓力傳感器自身故障的因素。

如排除傳感器原因，則主要原因可能為：①預(yù)控壓力管內(nèi)有風(fēng)壓竄入導(dǎo)致增壓，原因可能為緊急制動閥關(guān)閉不嚴(yán)或A1 閥關(guān)閉不嚴(yán)導(dǎo)致風(fēng)缸壓力竄入；②壓力傳感器故障導(dǎo)致有測量誤差；③預(yù)控壓力管路有泄漏，原因可能為A2 調(diào)壓閥關(guān)閉不嚴(yán)及控制上給出錯誤失電的信號、風(fēng)壓測試口泄漏或CV 壓力傳感器泄漏；④緊急制動閥意外斷電，無緊急制動指令卻施加了緊急制動力，故障點(diǎn)可能為614001 線某處斷路；⑤制動電路板故障；⑥載荷閥故障。

3.2 CRH3 型動車組故障

CRH3 型動車組常用制動故障與CRH1 型動車組常用制動故障很相似，CRH3 型動車組最典型的故障是191A 故障。191A代碼的事件描述是間接制動不正常，而報(bào)出這個代碼的原因是在制動試驗(yàn)過程中間接制動被干擾。

分析此故障，要對CRH3 型動車組的備用制動原理有所了解。CRH3 型動車組設(shè)計(jì)有一條貫穿全列的列車制動管，此管路減壓，列車制動；管路增壓至600 kPa，制動緩解。備用制動的核心部件是分配閥。CRH3 型動車組每節(jié)車廂都設(shè)計(jì)有一個分配閥，分配閥與列車管、備用制動儲風(fēng)缸（B50）相連，當(dāng)貫穿全列的列車管風(fēng)壓下降時(shí)，此時(shí)列車管風(fēng)壓小于B50 的風(fēng)壓，分配閥動作將B50 的壓縮空氣輸出至該車廂的制動預(yù)控制壓力管路開始實(shí)施制動。當(dāng)列車管風(fēng)壓逐漸上升時(shí)，分配閥逐漸減小預(yù)控制壓力，當(dāng)列車管風(fēng)壓上升至與B50 壓力相等時(shí)，預(yù)控制壓力被分配閥完全排空，制動緩解。

當(dāng)分配閥中進(jìn)入進(jìn)入油、水等雜質(zhì)時(shí)，在溫度較低的情況下極易造成分配閥閥體動作卡滯，閥體卡滯會造成預(yù)控制壓力降低，而每節(jié)車制動計(jì)算機(jī)都有對備用制動的預(yù)控制壓力進(jìn)行檢測，只要檢測到預(yù)控制壓力不正常就會報(bào)出191A。找到故障的分配閥后更換故障分配閥即可。

4 結(jié)論

動車組是中國高速鐵路技術(shù)中的核心級裝備，CRH1 和CRH3 型動車組是目前使用非常廣泛的動車組。其中，CRH1 型動車組制動系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對簡單，制動回路是失電導(dǎo)向安全設(shè)計(jì)，故障率較低，運(yùn)行穩(wěn)定。根據(jù)目前運(yùn)營故障統(tǒng)計(jì)，目前易發(fā)故障集中在壓力傳感器測量上，如CV 壓力不正確、達(dá)到的制動效果大于要求效果、車組報(bào)某軸摩擦制動故障、某軸制動缸壓力偏差等故障。CRH3 型動車組制動系統(tǒng)相對復(fù)雜些，緊急制動采用得電制動，列車增加了備用制動設(shè)計(jì)，最有特色的是制動回路嵌套其他回路的思想，使得列車制動更加穩(wěn)定可靠。當(dāng)然，這也意味著列車意外施加緊急制動的可能性大大增加，頻繁的緊急制動易導(dǎo)致制動閘片的消耗速度增快。長遠(yuǎn)而言，不利于降低運(yùn)營成本及運(yùn)營秩序的穩(wěn)定。

在動車組日常制動試驗(yàn)時(shí)，CRH1 型動車組完成制動試驗(yàn)時(shí)間僅需2 min，而CRH3 型動車組制動試驗(yàn)（全面試驗(yàn)）時(shí)間耗時(shí)需25 min，CRH1 型動車組的試驗(yàn)速度大大快于CRH3 型動車組，給檢修工作帶來極大的便利。

未來新型動車組制動系統(tǒng)的研發(fā)或可結(jié)合兩種車型的優(yōu)點(diǎn)，制造出維護(hù)成本更低、可靠性更高的的動車組制動系統(tǒng)。