某型城際動(dòng)車(chē)組制動(dòng)力分級(jí)控制方式

【摘要】介紹了某型城際動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)的功能，并詳細(xì)分析了制動(dòng)力的三個(gè)分級(jí)控制方式，各分級(jí)方式的功能、觸發(fā)方式以及制動(dòng)力分配原則。該動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)滿足城際車(chē)快速乘降、大載客量、快起快停以及準(zhǔn)確停車(chē)的要求。

【關(guān)鍵詞】城際動(dòng)車(chē)組；常用制動(dòng)；緊急制動(dòng)EB；緊急制動(dòng)UB

隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城際鐵路在促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和構(gòu)建城市軌道交通網(wǎng)中具有重要的作用，因此，各地對(duì)發(fā)展城際鐵路的積極性很高。本文分析的城際動(dòng)車(chē)組車(chē)體采用鋁合金材料，設(shè)計(jì)最高運(yùn)行速度為160 km/h，列車(chē)為四輛編組，兩輛動(dòng)車(chē)兩輛拖車(chē)的配置方式，暫不考慮重聯(lián)，但預(yù)留重聯(lián)裝置的安裝位置及接口。制動(dòng)系統(tǒng)作為列車(chē)運(yùn)行的安全保障，必須嚴(yán)格遵循故障導(dǎo)向安全的原則。

1.制動(dòng)系統(tǒng)功能

該動(dòng)車(chē)組制動(dòng)系統(tǒng)采用車(chē)控方式，即每車(chē)一個(gè)BCU，全列各車(chē)BCU之間，以及BCU與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)之間通過(guò)MVB網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，制動(dòng)力在一個(gè)牽引單元范圍內(nèi)進(jìn)行復(fù)合，兩輛動(dòng)車(chē)和兩輛拖車(chē)。列車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

列車(chē)不設(shè)主BCU功能，每個(gè)BCU都是平等的。每個(gè)BCU都具有以下功能：

（1）根據(jù)制動(dòng)減速度曲線、車(chē)重和空氣制動(dòng)以及電制動(dòng)的可用值進(jìn)行空電復(fù)合計(jì)算，計(jì)算出本車(chē)所需要施加的空氣制動(dòng)力和電制動(dòng)力（僅動(dòng)車(chē)有電制動(dòng)）；

（2）控制空氣制動(dòng)的施加；

（3）對(duì)停放制動(dòng)、車(chē)輪防滑控制、空簧等功能進(jìn)行監(jiān)視；

（4）制動(dòng)試驗(yàn)；

（5）對(duì)本車(chē)的車(chē)輛狀態(tài)進(jìn)行診斷；

（6）主供風(fēng)單元的控制與診斷。

2.常用制動(dòng)

常用制動(dòng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的制動(dòng)減速度曲線控制動(dòng)車(chē)組的減速或停車(chē)。為了減小制動(dòng)盤(pán)和閘片的磨損，該型動(dòng)車(chē)組常用制動(dòng)采用空電復(fù)合制動(dòng)，優(yōu)先使用再生制動(dòng)，在整車(chē)范圍內(nèi)進(jìn)行制動(dòng)力的分配與控制。每個(gè)BCU根據(jù)制動(dòng)指令和其它車(chē)的復(fù)合信息計(jì)算和施加本車(chē)空氣制動(dòng)力和電制動(dòng)力。

網(wǎng)絡(luò)正常情況下，每車(chē)的BCU能夠同時(shí)采集到常用制動(dòng)指令請(qǐng)求，判斷并讀取網(wǎng)絡(luò)上的制動(dòng)指令，通過(guò)MVB網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)BCU間的通信。BCU根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的制動(dòng)指令和BCU間的通訊，以及通過(guò)硬線和網(wǎng)絡(luò)與TCU之間的通訊，最終實(shí)現(xiàn)可用的再生制動(dòng)和電空制動(dòng)復(fù)合。

常用制動(dòng)的觸發(fā)方式：

（1）司機(jī)通過(guò)操作牽引制動(dòng)手柄，網(wǎng)絡(luò)或者硬線指令方式，施加常用制動(dòng)；

（2）通過(guò)列車(chē)保護(hù)系統(tǒng)或LKJ2000，硬線指令方式來(lái)觸發(fā)；

（3）網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)指令，向BCU請(qǐng)求常用制動(dòng)；

（4）回送＼救援時(shí)，通過(guò)回送裝置，采用硬線指令方式發(fā)出的常用制動(dòng)指令。

常用制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力的分配原則：

（1）優(yōu)先使用電制動(dòng)，使所有動(dòng)車(chē)的電制動(dòng)力達(dá)到最大，BCU根據(jù)電制力可用值分配電制力。如果在單節(jié)動(dòng)車(chē)電制動(dòng)力部分或全部失效時(shí)，首先用足其它動(dòng)車(chē)的電制動(dòng)力，不足部分再依次由拖車(chē)和動(dòng)車(chē)的空氣制動(dòng)力來(lái)補(bǔ)充。

（2）如果動(dòng)車(chē)制動(dòng)力不足時(shí)，空氣制動(dòng)優(yōu)先平均分配到拖車(chē)的每個(gè)制動(dòng)盤(pán)，但受粘著的限制。

（3）如果拖車(chē)已經(jīng)達(dá)到粘著限制，剩余的空氣制動(dòng)力將被平均分配到所有車(chē)的制動(dòng)盤(pán)上，直到某個(gè)車(chē)達(dá)到的熱功率極限值，盡量使各制動(dòng)盤(pán)的熱功率接近。

（4）各車(chē)制動(dòng)力受粘著系數(shù)的限值。

3.緊急制動(dòng)EB

緊急制動(dòng)EB是在設(shè)備正常情況下實(shí)施的緊急制動(dòng)，由電子制動(dòng)控制單元進(jìn)行空-電復(fù)合制動(dòng)控制，充分利用電制動(dòng)，按恒減速度模式控制方式實(shí)施制動(dòng)控制。緊急制動(dòng)EB采用單車(chē)空電復(fù)合制動(dòng)方式，在動(dòng)車(chē)優(yōu)先使用電制動(dòng)力，不足的部分由空氣制動(dòng)補(bǔ)充。列車(chē)設(shè)緊急制動(dòng)EB安全環(huán)路控制，當(dāng)安全環(huán)路斷開(kāi)時(shí)，動(dòng)車(chē)組將產(chǎn)生相應(yīng)的緊急制動(dòng)EB命令。電制動(dòng)力的大小，需考慮充分利用粘著限制，盡量降低擦輪的風(fēng)險(xiǎn)，緊急制動(dòng)EB施加和緩解過(guò)程中不考慮沖動(dòng)限制。

網(wǎng)絡(luò)正常的情況下，BCU檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木o急制動(dòng)EB指令但緊急制動(dòng)EB環(huán)路未斷開(kāi)時(shí)，將狀態(tài)反饋給網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，延時(shí)一段時(shí)間后，如果網(wǎng)絡(luò)的緊急制動(dòng)EB指令仍然存在，BCU將施加緊急制動(dòng)EB，同時(shí)向TCU請(qǐng)求電制動(dòng)。若在此制動(dòng)過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)緊急制動(dòng)EB指令撤銷(xiāo)且緊急制動(dòng)EB環(huán)路閉合，BCU將緩解此制動(dòng)。

緊急制動(dòng)EB的觸發(fā)方式：

（1）司機(jī)控制器在緊急制動(dòng)EB位；

（2）列車(chē)非靜止條件下停放制動(dòng)意外施加；

（3）司機(jī)警惕裝置觸發(fā)緊急制動(dòng)請(qǐng)求；

（4）乘客緊急制動(dòng)手柄被拉下。

緊急制動(dòng)EB時(shí)制動(dòng)力分配原則：

緊急制動(dòng)EB由BCU控制，采用單車(chē)空電復(fù)合制動(dòng)方式，在動(dòng)車(chē)優(yōu)先使用電制動(dòng)力，如果電制力故障，則施加空氣制動(dòng)力；拖車(chē)使用空氣制動(dòng)實(shí)現(xiàn)本車(chē)目標(biāo)減速度。

4.緊急制動(dòng)UB

緊急制動(dòng)UB由緊急制動(dòng)UB環(huán)路控制，當(dāng)緊急制動(dòng)UB環(huán)路斷開(kāi)時(shí)，動(dòng)車(chē)組將觸發(fā)緊急制動(dòng)UB。緊急制動(dòng)UB請(qǐng)求可不經(jīng)列車(chē)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立傳送到所有的相關(guān)控制設(shè)備。列車(chē)緊急制動(dòng)UB環(huán)路低電平觸發(fā)緊急制動(dòng)，保證故障導(dǎo)向安全的實(shí)施緊急制動(dòng)UB。實(shí)施緊急制動(dòng)UB時(shí)，車(chē)輪防滑保護(hù)系統(tǒng)起作用。緊急制動(dòng)UB為純空氣制動(dòng)，不施加電制動(dòng)。

一旦緊急制動(dòng)UB被觸發(fā)，緊急制動(dòng)電磁閥將失電產(chǎn)生緊急制動(dòng)，其將保持直到列車(chē)完全停止，在此期間不能被緩解。緊急制動(dòng)UB通過(guò)獨(dú)立的安全制動(dòng)回路實(shí)施。緊急制動(dòng)UB回路直接作用于列車(chē)上的緊急制動(dòng)電磁閥。

緊急制動(dòng)UB的觸發(fā)方式：

（1）轉(zhuǎn)向架監(jiān)控報(bào)警；

（2）緊急制動(dòng)蘑菇頭被按下；

（3）列車(chē)保護(hù)系統(tǒng)發(fā)出的緊急制動(dòng)；

（4）緊急制動(dòng)EB減速度不足；

（5）EB旁路后所有的EB觸發(fā)源；

（6）總風(fēng)管壓力過(guò)低。

緊急制動(dòng)UB時(shí)制動(dòng)力分配原則：

緊急制動(dòng)UB時(shí)是通過(guò)緊急制動(dòng)電磁閥失電產(chǎn)生預(yù)控壓力，不受BCU的控制，不考慮沖擊極限的限制，首先保證制動(dòng)距離。

BCU將監(jiān)測(cè)緊急制動(dòng)UB環(huán)路狀態(tài)以及接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的對(duì)緊急制動(dòng)EB環(huán)路監(jiān)測(cè)信息，用于故障診斷。

5.結(jié)論

該城際動(dòng)車(chē)組制動(dòng)力分為：常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)EB以及緊急制動(dòng)UB三種控制方式，每種方式的制動(dòng)力施加途徑是不一樣的，但最終都能夠按照列車(chē)故障導(dǎo)向安全的原則，保證列車(chē)的安全運(yùn)行，該城際動(dòng)車(chē)組制動(dòng)控制系統(tǒng)能夠很好地滿足列車(chē)快速乘降、大載客量、快起快停的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]丁國(guó)君.動(dòng)車(chē)組制動(dòng)控制系統(tǒng)故障診斷方法研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2013.

[2]李柚均.淺談城際動(dòng)車(chē)組的緊急及安全制動(dòng)措施[J].科技風(fēng)，2012，（5）.

[3]徐帥，王紅，梁健全等.新型160km/h城際動(dòng)車(chē)組制動(dòng)性能的計(jì)算分析[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2014（2）.