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《機車電傳動雜志》2016年第二期

摘要：

根據停放制動功能要求以及CRH2動車組制動系統的特點，提出適用于CRH2動車組的停放制動設計方案、氣路以及電氣控制的實現方案，并進行理論計算，所提出的停放制動模塊功能結構完善，與現行CRH2動車組制動系統完全匹配。

關鍵詞：

停放制動；制動控制；CRH2動車組

現行CRH2系列動車組停放制動實施方式是使用鐵靴，當列車入庫停止后，人工在輪下添加鐵靴，操作較為繁瑣。各地鐵車輛以及CRH3/CRH5動車組的停放制動功能，則不需要人工下車操作，僅由司機在司機室按下停放制動按鈕，就可以完成停放制動的自動施加/緩解。針對地鐵車輛的停放制動控制方案，每輛車均配備有1個停放制動控制模塊，每軸配置1個停放制動缸，當停放制動控制模塊接收到司機室的停放制動指令時，控制停放制動缸的充排氣，從而實現停放制動的施加和緩解。本文以現有成熟的停放制動控制方案為參考，根據停放制動功能要求以及CRH2系列動車組制動系統的特點，設計出可用于CRH2系列動車組的功能結構完善的停放制動控制系統。

1設計方案

根據線路的要求，停放制動需保證在超員（AW3）載荷下列車能安全停靠在20‰的坡道上不后溜；在空載（AW0）載荷下列車能安全停靠在30‰的坡道上不后溜。司機可以在司機室通過按鈕來操作全列車停放制動的施加和緩解，并且停放制動功能需具有完整的故障導向安全設計。為實現停放制動的以上要求，需將部分制動夾鉗變更為帶停放制動缸的制動夾鉗。另外需增加停放制動控制模塊來控制停放制動的施加和緩解。為保證列車長期安全地停靠，停放制動設計為彈簧施加方式，停放缸充氣緩解，排氣施加。停放制動指令則由司機室按鈕觸發硬線信號，輸出到各停放制動控制模塊，各停放制動控制模塊根據該信號來對停放制動缸充氣/排氣。

另外，為保證現行空氣制動系統的完整功能，并保證新增加的停放制動功能具有完整的故障導向安全功能，設計過程中還需要考慮以下問題：由于停放制動和空氣制動/電制動具有不同的作用機制，若兩者同時施加則容易造成制動力過大，從而導致擦輪等事故。因此制動系統需判斷并保證停放制動和空氣制動/電制動不能同時施加。為保證列車停放安全，當列車斷電，總風壓力降低的情況下，停放制動能夠自動施加。停放制動控制模塊發生漏氣現象時，不能影響正常空氣制動的控制，保證空氣制動仍然能夠正常地實施。如果停放制動缸發生輕微漏氣，停放制動控制模塊需能檢測到因漏氣導致停放制動缸的停放制動異常施加，避免單軸停放制動異常施加時列車無法獲知。當停放制動指令和停放制動實際的施加狀態不一致時，制動系統需能檢測到該現象并進行記錄。當單車的停放制動異常時，可以進行單車停放制動隔離操作。另外，針對停放制動相關的信息，需要在司機室DDU屏上顯示，因此需要對網絡系統軟件進行相應的修改。

2理論計算

為滿足停放制動將列車在定員負荷條件下保持在20‰坡道或在空車負荷下在30‰坡道停住不溜逸，需對動車組停放制動力進行計算。

2.1基本條件車重信息參見表1（基于CRH2系列某型車編組及車重參數）。

2.2停放制動力計算在各條件下進行停放制動力的計算，具體可見表2。在動車組設計中，每列車中4輛車分別設置1個停放制動控制裝置，分別控制該車的4個停放制動缸上停放制動的施加和緩解。每車4個停放制動缸分別位于2個轉向架的對角位置。

3停放制動實現方案

3.1氣路控制實現方案停放制動氣路控制方案如圖1所示。

3.1.1正常運行控制方案帶有停放制動控制裝置車輛的每軸只有1個停放制動缸，在每個轉向架上位于斜對角的位置。停放制動為高壓力緩解、低壓力施加的制動模式。列車正常運行情況下，VM28A-9電磁閥（失電導通）失電，總風壓力經過濾塵器以及B8調壓閥調壓為650kPa（待定），然后再經VM28A-9電磁閥和雙向逆止閥輸出至停放制動缸，當停放制動缸壓力大于480kPa（待定）時，停放制動處于緩解狀態，此時壓力開關可以檢測到停放制動壓力。當施加停放制動時，VM28A-9電磁閥得電，電磁閥關閉，排空電磁閥后端空氣，停放制動施加。

3.1.2故障導向安全控制方案為防止停放制動與空氣制動的疊加，在停放制動壓力輸出氣路上設置雙向逆止閥，該閥有2個輸入口，分別輸入停放制動壓力和空氣制動壓力，兩者取大輸出。因此當有空氣制動壓力時，施加停放制動是無法排空后端PB壓力，停放制動無法施加。由于停放制動為斷電緩解，因此在整車入庫后，存在總風壓力未排空而整車斷電的情況，此時整車有緊急制動，列車可以安全停靠，但是在整車總風壓力緩慢下降（泄漏）的過程中，BC壓力也會緩慢下降，而B8調壓閥后端壓力保持不變。此時存在隱患：當總風壓力降為零時，BC也為零，當停放PB壓力依然存在，此時所有制動都處于緩解狀態，可能會出現溜車現象。因此在B8調壓閥兩端并聯1個單向閥，保證B8調壓閥后端壓力不會高于前端壓力，當總風壓力為零時，其后端壓力也必定為零，停放制動會自動施加。在雙向逆止閥輸出端設置節流栓來限制停放制動空氣進入停放制動缸的速度，如果停放制動缸漏氣達到一定速度，則通過節流栓氣體無法補充后端空氣的損耗，則后端氣壓下降。當氣壓下降到停放制動施加時，壓力開關也會檢測出停放制動的施加狀態，從而可以避免造成制動盤異常磨損的危險。另外，該節流栓可以保證停放制動力的緩慢施加，對基礎制動進行保護。在BC輸入端增加截斷塞門，當停放制動控制模塊漏氣時，可將該截斷塞門關閉，防止常用BC壓力通過停放制動控制模塊漏氣。在PB輸出端增加帶電觸點截斷塞門，當停放制動輸出軟管破裂漏氣時，可將該截斷塞門關閉，防止常用BC壓力通過破裂處漏氣。

3.1.3參數確定1）調壓閥參數停放制動的緩解壓力需設置高于空氣制動時可能達到的最大BC壓力，否則空氣制動施加時會對停放制動缸充氣，增加了空氣制動的響應時間。因此設計調壓閥的輸出壓力為650±10kPa（待定）。2）壓力開關參數根據停放制動缸參數（圖2），停放制動缸壓力上升到480kPa時可認為停放制動緩解，因此設定壓力開關的關壓為480±10kPa。停放制動缸壓力降低到380kPa以下時可認為停放制動施加，但考慮到被救援情況下常用制動最大BP壓力為430kPa，因此設定壓力開關的開壓為450±10kPa。3）節流栓參數根據經驗，設計節流栓尺寸為2mm。在停放制動控制模塊、制動控制裝置和基礎制動匹配試驗中，確認壓力開關的動作是否滿足響應性的要求，并根據該結果對節流栓尺寸進行調整。

3.2電氣控制實現方案停放制動電氣設計如圖3和圖4所示。

3.2.1正常運行控制方案列車正常運行情況下，當T1車為主控時，T1車主控觸點MCR閉合；當車速高于5km/h時，5SR觸點斷開，此時即使閉合停放制動施加開關PBS，停放制動指令線仍然失電，無停放制動施加指令。停放制動指令列車線的狀態輸出至中央裝置，由網絡進行監控。停放制動控制裝置的輸出端設置壓力開關，檢測停放制動的作用壓力。壓力開關的狀態輸出至EBCU，EBCU會將該狀態上傳給網絡。壓力開關后端串聯有PBR繼電器，當壓力開關閉合時，PBR得電，串聯在154線上的PBR常開觸點閉合，保持列車正常運行。停放制動壓力輸出端設置帶電觸點截斷塞門，當進行停放制動隔離時，該觸點狀態會上傳給網絡。當列車停止時，5SR觸點閉合，此時閉合PBS開關，停放制動指令線得電，PBV電磁閥得電，停放制動施加。PB壓力開關觸點斷開，158線失電，EBCU接收到停放制動已施加信號；PBR繼電器失電，154線斷開，觸發緊急制動（防止在列車運行過程中停放制動異常施加導致帶停放缸的制動盤溫度異常升高）。同時設置PBRS短路開關，防止PBR故障導致154線持續無法得電，列車無法運行。

3.2.2故障導向安全控制方案EBCU可以根據停放制動壓力開關的狀態來判斷停放制動實際的施加/緩解狀態，同時EBCU還會通過網絡接收到停放制動施加的指令信號，EBCU會根據兩者的關系來判斷停放制動是否異常施加/緩解。為防止列車在運行過程中司機誤操作停放制動按鈕導致停放制動誤施加，在停放制動指令線上串聯5SR常開觸點，當車速高于5km/h時，該觸點斷開，即使按下停放制動按鈕，也不會產生停放制動指令。為保證安全，防止在列車運行過程中停放制動異常施加導致帶停放缸的制動盤溫度異常升高，設計停放制動施加時觸發緊急制動（EB）功能，無論車速是否低于5km/h，停放制動施加均會觸發緊急制動（EB）。在壓力開關后端串聯PBR繼電器，同時繼電器觸點串聯至154線。當停放制動施加后，停放制動壓力開關觸點斷開，PBR繼電器失電，從而154線斷開失電，觸發緊急制動（EB）。緊急制動（EB）觸發后，JTR失電，其觸點控制的PCR失電，引起牽引使能列車線斷電，從而封鎖牽引。當車輛運行時EBCU檢測到停放制動施加時，會產生停放制動異常施加故障，EBCU將該故障上傳給網絡。EBCU會通過網絡接收到停放制動指令的施加狀態，同時EBCU還可以根據壓力開關狀態來判斷停放制動的施加和緩解。EBCU可以根據這兩者的關系，來判斷停放制動是否異常施加/緩解，如果發生異常，EBCU會進行相應的故障記錄。

3.3性能規格（參數）根據以上設計方案，最終的停放制動控制模塊應具備表3所列參數性能。

4結語

通過以上設計方案，增加單獨的停放制動控制模塊，并由EBCU對停放制動控制模塊進行監控，可以實現在不變更原有CRH2系列動車組制動系統功能的基礎上，增加完備的停放制動功能。

參考文獻：

［1］張曙光.高速列車設計方法研究［M］.北京：中國鐵道出版社，2009.

［2］陳偉，姜巖峰，武青海，等.和諧號動車組停放制動控制［J］.鐵道機車車輛，2011，31(5).

作者：蘇超 高琦 單位：南京鐵道職業技術學院 機車車輛學院  中車南京浦鎮車輛有限公司 動車設計部