CRH5A型動車組單車制動不緩解原因淺析

楊 川， 孟繁輝， 許 杰

(1 長春軌道客車股份有限公司 技術(shù)中心鐵路客車開發(fā)部， 吉林長春 130062；2 長春軌道客車股份有限公司 技術(shù)中心基礎(chǔ)研發(fā)部， 吉林長春 130062)

CRH5A型動車組單車制動不緩解原因淺析

楊 川1， 孟繁輝1， 許 杰2

(1 長春軌道客車股份有限公司 技術(shù)中心鐵路客車開發(fā)部， 吉林長春 130062；2 長春軌道客車股份有限公司 技術(shù)中心基礎(chǔ)研發(fā)部， 吉林長春 130062)

自2007年4月CRH5A型動車組運營以來，單車常用制動不緩解故障率較高。本文從CRH5A型動車組制動系統(tǒng)的設(shè)計原理出發(fā)，闡述了運營中單車常用制動不緩解的故障情況。著重對兩個不緩解的典型案例進行分析，設(shè)計對應(yīng)的識別、判斷及預(yù)防措施，從而確保列車的運營安全。介紹的故障診斷及預(yù)防措施在我國高速動車組上得到了很好的驗證。

動車組； 單車； 制動不緩解； 原因分析

自2007年4月CRH5A型動車組運營以來，在運用過程中出現(xiàn)多起單車常用制動不緩解故障，造成車組運營途中停車，影響了干線鐵路的運營秩序。根據(jù)長期運行的故障現(xiàn)象和實際檢修情況，我們對單車常用制動不緩解故障發(fā)生的原因進行系統(tǒng)分析，并根據(jù)分析結(jié)果確定了故障解決方案以及現(xiàn)場預(yù)防措施。

1 CRH5A型動車組制動系統(tǒng)基本原理

1.1 CRH5A型動車組制動系統(tǒng)概述

CRH5A型動車組制動系統(tǒng)由制動控制系統(tǒng)、動力制動系統(tǒng)(電氣再生制動)、空氣制動系統(tǒng)(包括風(fēng)源)、電子防滑器和基礎(chǔ)制動裝置等組成。

在8輛編組的CRH5A中，共有10根動軸和22根拖軸。動軸上有再生制動裝置與盤形制動裝置，每根軸上包含兩個軸裝制動盤；拖軸上只有盤形制動裝置，每根軸上包含3個軸裝制動盤。

CRH5A型動車組制動系統(tǒng)包括一套微處理器控制的電空直通制動系統(tǒng)，和用于救援和回送的備用空氣制動系統(tǒng)。備用空氣制動系統(tǒng)可由采用自動式空氣制動系統(tǒng)的中國既有線機車操縱控制。動車組常用制動為電制動和空氣制動的復(fù)合制動，緊急制動僅為空氣制動。動車組采用空電聯(lián)合制動模式，電制動優(yōu)先。

1.2 CRH5A型動車組制動系統(tǒng)氣路原理

電空轉(zhuǎn)換閥DCL(B60.02)將來自于電子制動控制單元EBCU(B01)的空氣制動命令電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的預(yù)控制壓力。當(dāng)發(fā)出的信號到電空轉(zhuǎn)換閥DCL(B60.02)，空氣制動信號是在考慮沖動限制和相應(yīng)的總制動命令的要求下與動力制動完全混合。電空轉(zhuǎn)換閥DCL(B60.02)

由常用制動施加電磁閥(B60.02-1)、常用制動緩解電磁閥(B60.02-2)及壓力傳感器(B60.02-3)組成(圖1)。

圖1 閘調(diào)器換為拉桿后圖片

在一般常用制動時緊急制動電磁閥(B60.05)保持得電狀態(tài)，允許控制壓力空氣通過空重車調(diào)整閥(B60.06)從電空轉(zhuǎn)換閥(B60.02)到達中繼閥(B60.04，B60.19)。這兩個中繼閥允許在動軸和拖軸上有不同的壓力?？罩剀囌{(diào)整閥(B60.06)用于在制動缸壓力控制電路出現(xiàn)故障時，保護轉(zhuǎn)向架設(shè)備。常用制動時，負(fù)載的修正由從電子制動控制單元EBCU(B01)到電空轉(zhuǎn)換閥(B60.02)的制動命令信號來執(zhí)行。

緊急制動時，安全環(huán)路打開，列車管的壓力通過警惕電磁閥(N02)排空，隨即制動缸壓力也將通過列車管控制的備用制動分配閥(B55)施加緊急制動。當(dāng)安全環(huán)路打開后，緊急電磁閥(B60.05)失電(故障導(dǎo)向安全原則)，從風(fēng)缸(B05)來的壓縮空氣流經(jīng)雙向閥(B60.07)和中繼閥(B60.04，B60.19)，施加與載荷相應(yīng)的緊急制動。在緊急制動和互鎖電磁閥(B60.09)故障情況下，旁通活塞閥(B60.03)保證壓縮空氣進入動力軸制動缸。根據(jù)載重情況，空重車調(diào)整閥(B60.06)限制著中繼閥的預(yù)控壓力。

2 單車常用制動不緩解故障情況及原因分析

2.1 運營中單車常用制動不緩解故障情況

典型案例1：配屬武漢鐵路局的2組CRH5A型動車組每天需在宜昌斷電停留一夜。因為是斷電停留，車組處于緊急制動狀態(tài)(緊急電磁閥B60.05失電)，且由于停留時間較長，由于泄漏的原因動車組總風(fēng)管壓力下降較多。當(dāng)清晨司機啟動車組時，經(jīng)常出現(xiàn)某個單車常用制動不緩解，手動通過B60.14測試接口進行排風(fēng)可以緩解單車制動。

典型案例2： 2012年5月11日，北京鐵路局D2006次由CRH5053A+050A重聯(lián)動車組擔(dān)當(dāng)運行。13：51分司機通知CRH5053A隨車機械師，TD屏顯示5車1，4軸空氣制動不緩解，經(jīng)查看TD屏電子頁面顯示5車1，4軸在緩解狀態(tài)下仍有殘余制動壓力30 kPa。

經(jīng)檢查，司機室內(nèi)TS屏電子儀表中顯示5車1，4制動缸壓力為30 kPa，其他車輛均為零，而在車下通過拖軸制動缸壓力測試接口的實際測量值卻為零，(見圖2～圖3)。

圖2 電子儀表欄顯示制動缸壓力

圖3 風(fēng)壓表實際測量值

2.2 單車常用制動不緩解故障分析(典型故障1)

針對典型案例1，為查清故障原因，在現(xiàn)場根據(jù)實際運用環(huán)境對故障進行模擬，首先將牽引制動手柄置于緊急位車組斷開安全環(huán)路并施加緊急制動，將被試驗車組的5車的總風(fēng)和制動風(fēng)缸壓力降至接近為零，以模擬因車組長時間斷電停放時個別車輛總風(fēng)及制動風(fēng)缸泄漏較大的情況，此時通過制動軟件ST03A可以看到STV壓力(分配閥預(yù)控壓力)為500 kPa，現(xiàn)為正常壓力(圖4)；

圖4 通過ST03A軟件讀取的壓力值

保持車組斷開安全環(huán)路施加緊急制動狀態(tài)，啟動車輛并升弓供電，主空壓機啟動為車輛充風(fēng)，在司機室內(nèi)查看風(fēng)壓表，當(dāng)總風(fēng)達到800 kPa時，操作牽引制動手柄至中立位，建立安全環(huán)路并緩解常用制動，在緩解過程中發(fā)現(xiàn)5車始終沒有緩解(圖5)，制動缸始終有300 kPa的壓力(圖6)；

圖5 TD屏顯示的制動狀態(tài)

圖6 TS屏電子儀器顯示的壓力值

通過ST03A軟件讀取STV壓力值， STV壓力值已經(jīng)達到771 kPa，此時分配閥預(yù)控壓力已經(jīng)出現(xiàn)過充壓力。

如圖1所示，當(dāng)列車處于緊急制動狀態(tài)(緊急電磁閥B60.05失電)時，制動風(fēng)缸壓力(黃色)小于或等于分配閥預(yù)控壓力(紅色)時，雙向閥B60.07內(nèi)部活塞將被推到左側(cè)或中間位置，此時啟動主空壓機對列車進行充風(fēng)，由于總風(fēng)缸和制動風(fēng)缸壓力均較低，所以充風(fēng)壓力上升非常緩慢，當(dāng)總風(fēng)壓力上升至與分配閥預(yù)控壓力接近時，由于此時不能迅速產(chǎn)生足夠的壓力差推動活塞向右移動，從而導(dǎo)致活塞處于中間平衡位置，總風(fēng)壓力通過活塞閥B60.07流向備用分配閥預(yù)控回路直至出現(xiàn)超過600 kPa的壓力。當(dāng)備用分配閥預(yù)控壓力室出現(xiàn)超過600 kPa的壓力時，此時緩解緊急制動，列車管充風(fēng)至6bar也無法緩解該車制動，只能通過B60.14排除過充的分配閥預(yù)控壓力。

2.3 單車常用制動不緩解故障分析(典型故障2)

根據(jù)故障現(xiàn)象可以看出造成單車制動不緩解的主要原因是由于壓力傳感器零點漂移導(dǎo)致，從現(xiàn)有的CRH5A型動車組邏輯控制可以看出常用制動施加緩解信號是通過安裝在制動控制單元中的壓力傳感器及壓力開關(guān)來進行判斷的(見圖7)。

圖7 主要用于判斷制動施加緩解的壓力傳感器

為解決因壓力傳感器零點漂移問題對制動系統(tǒng)硬件做如下更改：

將用于判斷制動緩解的制動缸壓力開關(guān)的下限值由20 kPa改為30 kPa。

在新版的制動軟件中將單車常用制動緩解狀態(tài)診斷邏輯優(yōu)化如下：

在新版軟件中將原有用于判斷常用制動施加緩解的Cv壓力傳感器的判斷邏輯取消，使用DCL的設(shè)定值來作為緩解指令，從而消除Cv 壓力傳感器的偏差的影響，以減少單車制動不緩解的故障，如圖8所示。

圖8 更改說明

3 結(jié) 語

針對單車制動不緩解問題可做如下預(yù)防措施：

(1) 定期對動車組進行故障數(shù)據(jù)下載并分析，做到提早發(fā)現(xiàn)故障提早預(yù)防；

(2) 定期對動車組進行自動制動試驗；

(3) 建議動車組長時間庫停后應(yīng)在運營前3 h內(nèi)進行一次升弓供電(至少20 min)，以保證總風(fēng)壓力正常；

(4) 在動車組每次升弓供電啟動壓縮機前必須首先建立安全環(huán)路，緩解緊急制動。建議采用停放制動停車，牽引制動手柄處于中立位，備用制動手柄、緊急制動按鈕不能放置在緊急位；

(5) 在車輛庫檢時需對車輛進行管路維護，防止車輛斷電庫停時泄漏量較高，必要時需對總風(fēng)管路及制動缸管路進行保壓試驗。

[1] 金 哲，武海清，李和平，等．和諧號動車組制動技術(shù)概述[J]．鐵道機車車輛，2011.31(5)：1-11.

Cause Analysis on Braking Non-release Failures of the EMU-CRH5ASingle Vehicle

YANGChuan1,MENGFanhui1,XUJie2

(1 Department of Vehicles R&D, CNR Changchun Railway Vehicles Co., Ltd., Changchun 130062 Jilin, China;2 Department of Foundation R&D, CNR Changchun Railway Vehicles Co., Ltd., Changchun 130062 Jilin, China)

The fault rate of Service Braking non-release failures on single vehicle is high from the EMU-CRH5Aoperated in April, 2007. This paper introduces the fault circumstances of Service Braking non-release failures on single vehicle when the car is running, on the basis of the design concept of EMU-CRH5Abraking system. Moreover, this paper analyses two typical cases of Service Braking non-release failures on single vehicle emphatically, the corresponding identification，diagnosis，and precautions methods are designed，thus make sure the security of the EMU braking system. The design approach of fault diagnosis and precautions described in this paper has been well verified on EMU.

EMU； single vehicle； braking non-release failures； cause analysis

1008-7842 (2015) 06-0047-03

男，工程師(

2015-05-20)

U266.2.8.331+9

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.06.12