CRH2型200km_h動車組制動系統(tǒng)

1、年第期年月日機車電傳動ELECTRIC DRIVE FOR LOCOMOTIVES，和諧號專欄摘型動車組制動系統(tǒng)戰(zhàn)成一（南車四方機車車輛股份有限公司技術(shù)中心，山東青島）作者簡介：戰(zhàn)成一（），要：介紹了型動車組制動系統(tǒng)組成、特點、制動功能，重點分析了動車組發(fā)生緊急男，高級工程師，主要從事制動的條件、原理，防滑控制的原理、滑行檢測的方式、方法，輔助制動的控制等內(nèi)容。自年制動系統(tǒng)方面的研究工作。第次提速以來，該制動系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠。關(guān)鍵詞：型動車組；動車組；制動系統(tǒng)；防滑控制；滑行檢測中圖分類號：；文獻標(biāo)識碼：文章編號：（）Brake System of CRH2 Type 200 km/h EM

2、Us(Technical Center, CSR Sifang Locomotive & Rolling Stock Co., Ltd.,Qingdao, Shandong 266111, China)Abstract:This paper introduces the makeup, characteristic and the function of the brake system of CRH2 type 200 km/h EMU.Emphases have been put on the condition and theory of emergency brake, pri

3、nciple of anti slip, detection method for slip, control of auxiliarybrake system, etc. This brake system runs stable and credible since the sixth acceleration in 2007.Key words:CRH2 type EMUs; 200 km/h EMUs; brake system; anti slip control; slip detection引言正常運行狀況下，型動車組采用常用制動、快速制動使運行中的動車組能迅速地減速或停車，防止

4、動車組在下坡道上增速或超速；停放制動采用鐵靴方式來防止停放的動車組因重力或風(fēng)力作用而溜逸（在坡道最上方位置的頭車的前軸中設(shè)置個鐵靴）。制動系統(tǒng)自投入運行以來表現(xiàn)出運行穩(wěn)定，可靠性高的良好品質(zhì)，深受歡迎。以下對制動系統(tǒng)的功能、特點進行闡述。制動系統(tǒng)的組成及特點制動系統(tǒng)的組成型動車組制動系統(tǒng)由制動控制系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、基礎(chǔ)制動系統(tǒng)三大部分組成。制動控制系統(tǒng)包括制動信號發(fā)生裝置、制動信號傳輸裝置、制動控制裝置。制動信號發(fā)生裝置即司機制動控制器，位于、號（、）車司機室操縱控制臺。制動信號傳輸裝置借助收稿日期：于列車信息控制系統(tǒng)，包括中央裝置、車輛終端裝置，采集與傳輸制動指令，同時接收制動狀態(tài)指令。制

5、動控制裝置接受制動指令、實施制動力的控制，并以整體集成方式將其吊裝在每輛車的地板下。其內(nèi)部集成了電子控制單元和由各風(fēng)動閥（電空轉(zhuǎn)換閥、緊急閥、中繼閥、調(diào)壓閥等）組成的制動控制單元（）、空氣制動管路上所需的各種閥門及風(fēng)缸等?？諝夤┙o系統(tǒng)由位于、號車地板下的臺空氣壓縮機、干燥器及用于每輛車的總風(fēng)缸、制動供給風(fēng)缸以及貫穿全車的總風(fēng)管等組成?；A(chǔ)制動裝置位于轉(zhuǎn)向架上，由帶防滑閥的增壓氣缸及油壓盤式制動裝置等組成。制動設(shè)備主要構(gòu)成及分布情況參見圖、表。列車、編組情況與制動設(shè)備布置對照表表設(shè)備（）（）（）（）（）（）（）（）司機制動控制器制動指令傳輸中央處理裝置制動指令傳輸網(wǎng)絡(luò)制動指令傳輸終端裝置制動控制

6、裝置基礎(chǔ)制動裝置列車信息控制網(wǎng)絡(luò)注：“”表示該車布置有此設(shè)備；制動指令傳輸裝置是制動系統(tǒng)關(guān)聯(lián)設(shè)備，屬于列車信息控制網(wǎng)絡(luò)第期戰(zhàn)成一：型動車組制動系統(tǒng)制器發(fā)出；另一種是由列車（自動列車防護系統(tǒng)）或發(fā)出的安全制動指令，由通信接口進入制動系統(tǒng)。由司機制動控制器發(fā)出數(shù)字式電氣指令，經(jīng)列車信息控制網(wǎng)絡(luò)的中央裝置轉(zhuǎn)變成數(shù)字信息，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁鬈囕v終端裝置，再送到制動控制裝置。是在接受制動指令后，對各種制動方式進行圖制動系統(tǒng)列車布置圖制動力分配、協(xié)調(diào)控制的部分。由于采用了電氣指令，所以可以很方便地采用微機控制，同時在可靠性、計算精度等方面得到提高。通過的微機控制，把制動供給風(fēng)缸的壓縮空氣直接經(jīng)各車獨立制動缸支

7、管進入制動缸，其壓力大小直接反映制動力大小。就動車組動能的轉(zhuǎn)移方式來說，型動車組采用了盤形制動和動力制動種制動方式吸收或轉(zhuǎn)移動車組的動能；按照動車組所采用的制動源動力來說，制動系統(tǒng)采用的盤形制動屬于空氣制動，動力制動屬于再生制動；按照制動力形成方式，盤形制動、動力制動均屬于粘著制動。制動系統(tǒng)的特點概括起來，電氣指令微機控制直通式電空制動系統(tǒng)是采用電信號來傳遞制動和緩解指令，司機通過電氣指令經(jīng)微機控制的電空轉(zhuǎn)換閥（閥）和中繼閥對各車輛的制動缸的空氣壓力進行直接控制，具有響應(yīng)僅從對制動力控制的角度來分，制動系統(tǒng)由制動控制系統(tǒng)和制動執(zhí)行系統(tǒng)組成，其中制動執(zhí)行系統(tǒng)又稱為基礎(chǔ)制動裝置。制動控制系統(tǒng)包括制

8、動指令信號發(fā)生、傳輸裝置和制動控制裝置。圖以輛車的制動控制裝置為例描述從制動指令產(chǎn)生到基礎(chǔ)制動裝置的組成框圖。圖制動系統(tǒng)組成框圖快、一致性好、控制方便等優(yōu)點。型動車組制動系統(tǒng)具有如下主要特點：適應(yīng)粘著變化規(guī)律的速度粘著控制模式；根據(jù)載荷變化自動調(diào)整制動力；防滑保護控制；以為單元進行制動力的協(xié)調(diào)配合，充分利用動車再生制動力，減少拖車空氣制動力的使用，僅在再生制動力不足時才由空氣制動力補充；優(yōu)先響應(yīng)車載接口的指令，可施行安全制動；具有故障診斷和相關(guān)信息保存功能；當(dāng)安全控制電路分離時產(chǎn)生緊急制動。個頭車司機室內(nèi)各安裝臺空氣制動指令轉(zhuǎn)換裝置，它可將連掛機車的列車管空氣壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號，用于動車組被

9、救援或附掛回送時實施制動的控制。制動系統(tǒng)原理制動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)制動指令的發(fā)出及傳輸、常用制動及快速制動的控制、緊急制動的控制、輔助制動的控制、耐雪制動的控制、空氣制動與再生制動的協(xié)調(diào)控制、防滑控制、增粘器（踏面清掃器）控制、受監(jiān)控的速度控制等，其中還能進行主空氣壓縮機啟?？刂啤④囬T控制、系統(tǒng)狀態(tài)記錄和故障診斷等一系列功能。動車組的制動指令由司機制動控制器發(fā)出電氣指令，經(jīng)列車信息控制系統(tǒng)傳送到每輛車的制動控制裝置，由的電子控制單元運算，按速度進行減速率的控制，實施再生制動和空氣制動。其中空氣制動控制電空轉(zhuǎn)換閥（閥）的電流，送出與電流相對應(yīng)的預(yù)控壓力信號到中繼閥，經(jīng)中繼閥送出流量放大的同比率壓縮空氣

10、，再由增壓氣缸經(jīng)空油變換作用轉(zhuǎn)變成油壓，最后經(jīng)制動盤液壓夾鉗將制動力作用到制動盤上，完成制動作用。型動車組制動控制系統(tǒng)的制動指令有種：一種是正常行車時的常用制動的指令，由司機制動控制動功能型動車組制動系統(tǒng)具有常用制動、快速制動、緊急制動、輔助制動及耐雪制動等功能。常用制動常用制動級位設(shè)級（標(biāo)記為），以為單元對動車再生制動力和空氣制動力（包括動車和拖車的）進行協(xié)調(diào)控制。拖車空氣制動延遲投入。型動車組制動系統(tǒng)采用數(shù)字指令式，由號線共根制動指令線組成，共可形成級常用制動。制動系統(tǒng)會自動進行延遲充氣控制。延遲時，將車上產(chǎn)生的再生制動力多余的部分轉(zhuǎn)移到車上去，達到編組列車上所需要的總制動力。常用制動還具

11、有空機車電傳動年重車載荷調(diào)整功能，按載重來調(diào)節(jié)制動力，使動車組能夠保持一定的減速度。快速制動快速制動采用與常用制動相同的復(fù)合制動模式，但具有最大常用制動（級）倍的制動力。操作司控器的制動手柄，或當(dāng)未能減速到在閉塞區(qū)間設(shè)定的速度而使或響應(yīng)，均可發(fā)出快速制動指令。緊急制動按安全電路失電而啟動的制動模式進行設(shè)置，下列任何一種情況均可導(dǎo)致全電路失電而引起緊急制動指令的產(chǎn)生：總風(fēng)壓力下降到規(guī)定值以下；列車分離；檢測到制動力不足；操作緊急制動按鈕，使緊急電磁閥失電；換端操縱，手柄置于（鑰匙）拔取位。以上的緊急制動使各車按不同速度范圍產(chǎn)生純空氣制動作用：在列車速度處于范圍內(nèi)實施相對較低的減速度；在以下速度范

12、圍內(nèi)實施相對較高的減速度，但緊急制動不具有空重車載荷調(diào)整功能。輔助制動在制動裝置異常、制動指令線路斷線及傳輸異常時可啟用電氣指令式的輔助制動，能產(chǎn)生相當(dāng)于級、級、級常用制動及快速制動的空氣制動。操作司機控制臺上的輔助制動模式發(fā)生器（）開關(guān)和頭車配電盤內(nèi)輔助制動模式發(fā)生器（）開關(guān)可以產(chǎn)生輔助制動。但輔助制動與列車速度的快慢無關(guān)，即所發(fā)出的制動力的大小也不隨列車速度和列車重量的改變而改變，只發(fā)出預(yù)定的制動力。這一點與常用制動、快速制動不同。除此以外應(yīng)注意，制動控制裝置還進行主空氣壓縮機與開閉車門的速度控制，因此，使用輔助制動時不應(yīng)斷開制動控制裝置的電源。耐雪制動設(shè)置耐雪制動的目的是防止降雪時雪塊進

13、入制動盤和閘片之間。耐雪制動動作時，制動油缸會輕輕地推出閘片以消除閘片和制動盤面之間的空隙，防止雪的進入。耐雪制動于行駛速度以下，在耐雪制動開關(guān)置于作用位并且操縱制動手柄時動作。耐雪制動對應(yīng)的制動缸（）壓力設(shè)定值為（±），這是使制動缸產(chǎn)生有效制動力最小的工作壓力。在輸出實際空氣制動控制信號時，制動缸則依然按照所需的空氣制動力的大小充氣到相應(yīng)的壓力。耐雪制動對應(yīng)的制動缸（）壓力設(shè)定值可通過調(diào)整面板上的開關(guān)來改變。緊急制動指令電氣電路經(jīng)由頭車的的常開觸點，貫穿線（線）得電。從線、經(jīng)由后位司機臺的的常閉觸點使貫穿線（線）得電?？刂齐娐芬妶D。圖緊急制動控制電路簡略圖圖中設(shè)備代號名稱見表。表圖

14、中設(shè)備代號名稱中文名稱總控電源遮斷器主控繼電器總風(fēng)壓力開關(guān)緊急電磁閥遮斷器緊急電磁閥繼電器緊急制動復(fù)位用繼電器緊急電磁閥代號英文名稱緊急電磁閥繼電器緊急制動開關(guān)制動不足檢測用限時繼電器緊急制動電磁閥繼電器短路開關(guān)切除開關(guān)無電壓繼電器緊急制動在以下情況下起作用：列車分離；總風(fēng)管壓力過低；檢測到制動力不足；緊急電磁閥失電；司機制動控制器手柄置拔取位。列車分離列車分離處的前一端的車輛只有線失電，失磁，快速制動發(fā)揮作用。在列車分離處的后一端的第期戰(zhàn)成一：型動車組制動系統(tǒng)車輛，線、線系統(tǒng)一起變?yōu)槭щ姞顟B(tài)，在緊急制動電磁閥（）失磁、緊急制動作用的同時，失磁導(dǎo)致線失電，發(fā)出快速制動指令。制動缸壓力將獲得緊急

15、制動和快速制動二者中產(chǎn)生的最高壓力值?？焖僦苿又噶顥l件（在線沒有加壓時的快速制動動作）：失磁；失磁：動作導(dǎo)致快速制動用繼電器失磁；非失磁：司機操作制動手柄在快速位。在的項目中，如果滿足條件，快速制動指令（線）失電?？傦L(fēng)管壓力過低通過總風(fēng)管壓力開關(guān)（）對兩端頭尾車機罩內(nèi)的總風(fēng)管壓力進行檢測，低于設(shè)定值（±）時，觸點斷開。由于的觸點斷開，線失電，同時，其他觸點使線失電，失磁，由此，失磁，在緊急制動發(fā)揮作用的同時，也發(fā)出快速制動指令。檢測到制動力不足在檢測到制動力不足時，失磁。當(dāng)失磁時，和的供電電路在之間被斷開。失磁后，啟動該車的緊急制動；與此同時，經(jīng)的常開觸點，之間被斷開，因此失磁，線失

16、電，快速制動產(chǎn)生作用。緊急電磁閥失電失磁后，啟動該車的緊急制動，與此同時，經(jīng)的常開觸點，之間被斷開，因此失磁，線失電，快速制動產(chǎn)生作用。司機制動控制器手柄置拔取位當(dāng)手柄置取位，成為常開，線失電，同時，其他觸點使線失電，失磁，由此，失磁，在緊急制動發(fā)揮作用的同時，也發(fā)出快速制動指令。氣壓力后產(chǎn)生放大到一定倍數(shù)的液壓。這時若車輪和鋼軌之間的粘著力比基礎(chǔ)制動裝置和牽引電機產(chǎn)生的制動力小，在輪軌之間就會產(chǎn)生滑行，使車輪的轉(zhuǎn)速迅速降低。速度傳感器的輸出信號是防滑控制中速度計算的基礎(chǔ)，所以其精度是非常重要的。型動車組動車的速度傳感器安裝在牽引電機的軸端，拖車的速度傳感器安裝在車軸端部（前蓋上）?？紤]到維修

17、的方便，采用了無磨耗的非接觸式速度傳感器。在牽引電機軸端安裝感應(yīng)盤時，依靠牽引電機軸的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生感應(yīng)電壓。因為牽引電機軸通過大小齒輪與車輪相連，所以感應(yīng)出的脈沖頻率與車輪轉(zhuǎn)動速度（列車速度）成比例。在齒輪箱和車軸端部安裝速度傳感器時，工作原理與前者完全相同。而感應(yīng)齒盤的齒數(shù)則根據(jù)車種的不同而異?；袡z測單元對速度傳感器送來的轉(zhuǎn)動脈沖信號進行計算、分析和判斷。如果判斷滑行的大?。ㄜ囕喌乃俣炔罨驕p速度）超過規(guī)定值，就使防滑電磁閥動作，通過降低油壓減小基礎(chǔ)制動和牽引電動機產(chǎn)生的制動力至粘著力以下，車輪恢復(fù)轉(zhuǎn)動。防滑閥由起氣路切換作用的氣動閥和電磁閥構(gòu)成，它安裝在增壓缸上。為防止無制動指令時氣體從連接接

18、頭等處進入液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)保持有左右的增壓缸空氣壓力，在此壓力下液壓制動缸及基礎(chǔ)制動裝置不會動作。當(dāng)增壓缸空氣壓力上升，如果從滑行檢測器發(fā)出的防滑控制指令使電磁閥勵磁，防滑電磁閥就會在切斷增壓缸與液壓缸之間通路的同時，構(gòu)成液壓制動缸與滑行余壓調(diào)整部的通路，使液壓制動缸的油返回油箱，把控制液壓降低到約，在此壓力下閘片剛好接觸到制動盤，使制動呈緩解狀態(tài)。防滑機構(gòu)控制原理圖參見圖。防滑控制車系列使用裝備在牽引電機的速度傳感器（傳感器）上所發(fā)出的信號，車系列利用裝備在各車車軸軸端的速度傳感器上所發(fā)出的信號，轉(zhuǎn)算成各軸每時間段的速度，檢測出滑行狀態(tài)。確定滑行后，再生制動控制單元采取減小再生制動力大小的方法

19、，空氣制動控制單元則采用降低（制動缸）壓力的方法來進行再粘著的控制。結(jié)構(gòu)原理防滑器由速度傳感器、滑行檢測單元及防滑電磁閥組成。它通過各車軸或牽引電機中安裝的速度傳感器，對速度進行檢測，當(dāng)滑移率、速度差、減速度等參數(shù)超過設(shè)定值時，立即減小該軸的制動力，進行再粘著控制，防止制動距離的延長及車輪踏面的擦傷。防滑控制方法是，制動控制裝置接收到制動指令后，制動供給風(fēng)缸的壓縮空氣就會通過中繼閥產(chǎn)生與制動指令相應(yīng)的空氣壓力送到增壓缸，增壓缸輸入空圖防滑機構(gòu)控制原理圖）無滑行現(xiàn)象時在沒接收到滑行檢測器的滑行信號時，保持電磁閥、排風(fēng)電磁閥都處于狀態(tài)而形成正常制動位置。機車電傳動年來自制動控制裝置中繼閥的壓力空氣

20、進入進風(fēng)口（），它由密封墊片口經(jīng)過排風(fēng)電磁閥常開口通到排風(fēng)閥部的膜板背壓室，而使排風(fēng)閥部的膜板關(guān)閉，室的壓力空氣推開保持閥部的膜板，流入到出口（），因此，壓力空氣經(jīng)防滑閥送到增壓缸（參見圖）。缸部的壓力空氣關(guān)閉排氣，當(dāng)保持電磁閥也失磁時，就溝通進風(fēng)口和出風(fēng)口，壓力空氣再從進風(fēng)口供給到出風(fēng)口，同時制動氣缸的壓力空氣會恢復(fù)發(fā)生滑行前的壓力?；袡z測由滑行檢測單元對速度傳感器送來的脈沖頻率信號進行計算比較，并根據(jù)事先規(guī)定的邏輯控制來判斷是否發(fā)生了滑行。此外，還可根據(jù)車輪的轉(zhuǎn)動速度計算出列車速度，如果同一車輛的根軸的車輪同時發(fā)生滑行，則采用以一定減速度變化的假想的第軸速度作為基準(zhǔn)軸速度。根據(jù)減速度或速

21、度差檢測標(biāo)準(zhǔn)判斷車輪發(fā)生滑行時，組裝在增壓缸內(nèi)的防滑電磁閥勵磁，通過短暫排氣將增壓缸壓力降低。增壓缸空氣壓力降低后，在輪軌間粘著力的作用下車輪轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)與基準(zhǔn)軸的轉(zhuǎn)速差降到設(shè)定值以內(nèi)時，滑行檢測單元就會判斷為已經(jīng)恢復(fù)了粘著，防滑電磁閥使液壓制動缸壓力再次上升?；械膲毫刂剖窃跈z測到滑行后，為迅速降低液壓制動缸壓力，將防滑電磁閥勵磁，使液壓制動缸內(nèi)的油經(jīng)防滑余壓逆止閥返回油箱，致使液壓制動缸的液壓降到。圖防滑閥通常制動充氣位）有滑行時排氣功能：接到排氣指令的同時保持電磁閥、排氣電磁閥均勵磁，變成排氣緩解位置。保持電磁閥勵磁，就遮斷進風(fēng)的密封膜板口，另一方面，排氣電磁閥勵磁，使制動氣缸的壓力空

22、氣急劇排出（參照圖）。輔助制動圖防滑閥滑行時排氣位保持狀態(tài)：由于保持指令，保持電磁閥維持勵磁狀態(tài)，只有排氣電磁閥失磁。排氣閥失磁則遮斷出風(fēng)口和口，制動增壓缸的壓力空氣停止排氣。另一方面，因保持電磁閥還繼續(xù)勵磁，由進風(fēng)口壓力空氣也一直遮斷，因此，存在制動氣缸面的壓力空氣會保持一定的壓力，以便再實施制動時會很快產(chǎn)生制動力（參照圖）。與通常的制動作用原理不同（前面所講的常用制動、快速制動都是經(jīng)由車輛信息控制裝置的制動控制路徑實施制動），輔助制動是通過輔助制動裝置發(fā)揮作用。輔助制動是當(dāng)常用制動電路或各車中的制動控制裝置發(fā)生故障，不能實施常用制動時，通過輔助制動指令線，利用頭車司機制動控制器產(chǎn)生的交流模

23、擬電壓信號，直接控制電空轉(zhuǎn)換閥（閥），使頭車產(chǎn)生制動作用的一種制動系統(tǒng)。輔助制動作用過程示意圖見圖。圖輔助制動作用過程示意圖圖防滑閥排氣后保持位制動功能：接收供給指令后保持電磁閥也去磁，變成制動位置。此時排氣電磁閥失磁，來自制動氣輔助制動裝置是在通常的制動指令系統(tǒng)裝置不能使用時，或因某種故障引起制動系統(tǒng)不能使用時使用。常用制動指令是電氣指令式的，輔助制動也是電壓電氣指令式。輔助制動的控制作用過程如圖、圖所示，當(dāng)常用制動電路或各車中的發(fā)生故障、不能實施常用制動時，輔助制動裝置第期戰(zhàn)成一：型動車組制動系統(tǒng)投入（），與此同時由頭車制動指令用輔助制動模式發(fā)生器（）傳輸來的模式電壓，按操縱臺司機制動控制器的制動級位使（，）線得電，這樣通過輔助制動裝置直接控制電空轉(zhuǎn)換閥閥。本裝置預(yù)先調(diào)整為各車的輔助制動模式發(fā)生器（）按照（，）線所得電壓得到各車的制動力，且預(yù)先安排能發(fā)生相當(dāng)于所需制動缸（）壓力的電空轉(zhuǎn)換閥（閥）電流。表輸入電壓頭車指令用輸入輸出特性制動級位指令快速制動（左右）制動級（左右）輸出電壓±±±