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引言

撒砂裝置是近幾年動車組上新增的制動控制方式,作為動車組制動系統(tǒng)的重要組成部分,主要用于動車組起步和制動時(shí)通過控制邏輯進(jìn)行撒砂進(jìn)而增大輪軌間摩擦力的功能[1]。

城際車多應(yīng)用于珠三角等東南沿海發(fā)達(dá)地區(qū),該地區(qū)普遍存在空氣濕潤、雨水較多的特點(diǎn)。增加撒砂功能可以保證城際動車組輪軌出現(xiàn)非正常的油污附著等惡劣工況時(shí),司機(jī)操作制動能夠盡快停車,提升進(jìn)站制動效果,縮短制動距離。

本文詳細(xì)說明了撒砂控制裝置的系統(tǒng)組成,在城際動車組上的設(shè)備布置、安裝方案和控制邏輯等,并結(jié)合實(shí)際情況對高速城際動車組的高速撒砂和低速撒砂工況進(jìn)行說明。

1 撒砂方案概述

1.1 撒砂設(shè)備布置 8編組城際動車組在其1、2、7、8車共6根軸上設(shè)置撒砂裝置,三個(gè)軸用于前向撒砂,另外三根軸用于后向撒砂。

1.2 撒砂系統(tǒng)組成 撒砂裝置主要由撒砂控制箱、撒砂單元、撒砂加熱器、砂箱、砂箱蓋等組成。其中,砂箱和控制箱安裝在車體底架上,撒砂口(含加熱器)安裝于轉(zhuǎn)向架上?？刂葡鋸目傦L(fēng)管取風(fēng),通過兩根風(fēng)管和砂箱底部的撒砂單元相連,撒砂單元底部通過軟管和轉(zhuǎn)向架上撒砂口(含加熱器)相連。

2 電氣控制方案

2.1 電氣控制邏輯

撒砂系統(tǒng)的電氣控制邏輯如上圖所示,圖中:MCR為主控指令,當(dāng)1車投主控時(shí)1車MCR觸點(diǎn)閉合;S1為撒砂按鈕;BCU為制動控制裝置;Fsand為前向撒砂繼電器;Hsand為后向撒砂繼電器。撒砂控制主要分為自動撒砂和手動撒砂兩種

2.1.1 手動撒砂控制 城際動車組司機(jī)室操縱臺設(shè)置“撒砂”按鈕(S1),按鈕采用自復(fù)位按鈕。以1車為例,當(dāng)1車投入主控鑰匙后,一車MCR繼電器觸點(diǎn)閉合,此時(shí)當(dāng)按下1車撒砂按鈕(S1)后。撒砂按鈕(S1)信號發(fā)送到中央裝置,并通過列車通訊網(wǎng)絡(luò)和各車網(wǎng)絡(luò)終端裝置發(fā)送到各車制動控制裝置(BCU)。中央裝置發(fā)送到各BCU的數(shù)據(jù)包含動車組前向、后向、主控以及撒砂請求等指令信號。1、2、7、8車的BCU根據(jù)接收到的城際動車組前向、后向運(yùn)行狀態(tài)并結(jié)合接收到的撒砂按鈕(S1)輸出的撒砂控制信號,綜合判斷后進(jìn)行撒砂。(1車3軸、2車3軸、7車3軸一組,或2車2軸、7車2軸、8車2軸另一組)

在手動撒砂過程中,司機(jī)須長按撒砂按鈕(S1),中央裝置接收到手動撒砂信號后,通過各車網(wǎng)絡(luò)終端裝置將手動撒砂信號發(fā)送至全列BCU,同時(shí)BCU會根據(jù)此時(shí)城際動車組的速度決定撒砂時(shí)間,當(dāng)城際動車組速度在5km/h以下時(shí),BCU允許一次性手動撒砂不超過10S,即5km/h以下時(shí)手動操作撒砂按鈕10S以上撒砂失效;直到復(fù)位按鈕后再次進(jìn)行撒砂操作才能繼續(xù)執(zhí)行手動撒砂指令;5km/h以上時(shí),按下撒砂按鈕進(jìn)行撒砂,BCU不進(jìn)行撒砂時(shí)間限制直到復(fù)位撒砂按鈕為止。

2.1.2 自動撒砂控制 當(dāng)各車BCU在最大常用制動(7N)、快速制動(EB)、緊急制動(UB)等制動工況下檢測出動車組出現(xiàn)嚴(yán)重滑行時(shí),向各車網(wǎng)絡(luò)終端發(fā)送撒砂請求信號,終端裝置將撒砂請求發(fā)送給中央裝置,中央裝置接收到任一車輛終端裝置發(fā)來的撒砂請求信號后,向各車BCU統(tǒng)一下發(fā)撒砂控制指令。

BCU在接收到中央裝置發(fā)送的撒砂控制指令后,BCU控制撒砂繼電器得電。(1車主控時(shí),1、2車前向撒砂繼電器(Fsand)得電;8車主控時(shí),7、8車后向撒砂繼電器(Hsand)得電。

1、2車撒砂繼電器得電后控制1、2、7車3軸撒砂裝置進(jìn)行撒砂操作,7、8車撒砂繼電器得電后控制2、7、8車2軸撒砂裝置進(jìn)行撒砂操作,直到各車BCU不再檢測到動車滑行,BCU控制撒砂繼電器失電,撒砂指令消失撒砂解除。

2.2 撒砂分級控制[2]動車組在實(shí)際運(yùn)行過程中速度越高,輪軌黏著越差,不同速度等級車速對于撒砂功能的需求不同,城際動車組結(jié)合實(shí)際運(yùn)行工況和不同速度等級撒砂對比分析,選取160kmh作為撒砂裝置高低速的判斷依據(jù),具體如下所示:

圖中160SAR為160kmh速度指令繼電器,當(dāng)動車組車速低于160kmh時(shí),BCU控制160SAR繼電器得電。

1、2、7、8車?yán)肂CU輸出的160km/h速度信號,進(jìn)行高速撒砂和低速撒砂控制分別控制。低于160km/h時(shí)動車組進(jìn)行低速撒砂,高于160km/h,進(jìn)行高速撒砂。

3 結(jié)論

撒砂系統(tǒng)作為城際動車組的制動性能的重要部件,能夠有效改善惡劣軌道環(huán)境下城際動車組車起步和制動時(shí)的粘著系數(shù),增大輪軌間摩擦,對于城際動車組正常運(yùn)營及行車安全具有重要意義。本文詳細(xì)敘述了撒砂裝置在城際動車組上的應(yīng)用情況,包括撒砂系統(tǒng)的設(shè)備布置、撒砂系統(tǒng)的組成、撒砂系統(tǒng)的電氣控制方案等。并結(jié)合動車組運(yùn)行規(guī)律和線路實(shí)際工況選取160kmh作為撒砂裝置高低速的判斷標(biāo)準(zhǔn),以上對于撒砂裝置在城際動車組上的設(shè)計(jì)和控制說明,對于動車組實(shí)際運(yùn)行過程中的安全、穩(wěn)定具有重要意義。