列車制動系統(tǒng)數(shù)字化氣密性試驗研究

蘇健 付陽陽

摘 要 “復興號”標準動車組制動系統(tǒng)是高速動車組九大關(guān)鍵技術(shù)之一，制動系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系到列車的安全運行，而制動系統(tǒng)的組成通常包括空氣壓縮機、風缸、制動管路及各種閥件，所以列車制動系統(tǒng)組裝就是將這些單一部件組裝在一起，使其成為一個有機整體，然后通過制動原理的控制，實現(xiàn)列車的制動及緩解功能，目前動車組采用的制動方式多為電空制動，也就是俗稱的電制動和空氣制動集成，這就不難看出在制動系統(tǒng)中要有對高壓空氣的控制，而涉及高壓空氣在整個制動系統(tǒng)中流動就不允許整個系統(tǒng)存在泄漏，這也是本課題研究的對象，怎樣利用數(shù)字化控制解決制動系統(tǒng)氣密性試驗的泄漏問題，我們通過研究一種供風試驗裝置，通過該裝置實現(xiàn)對制動系統(tǒng)氣密性試驗的精準控制。

關(guān)鍵詞 制動;氣密性;泄漏量;數(shù)字化

“復興號”標準動車組是我國自主研發(fā)的高速列車，而高速動車組制動系統(tǒng)是直接關(guān)系列車能不能停下來的關(guān)鍵，因為列車動不了沒什么，但要是停不下來就可能造成車毀人亡的重大事故發(fā)生，所以我國在列車生產(chǎn)過程中為了安全起見，采用了沖風緩解，排風制動的原理，因此我們在進行動車組組裝過程中要保證各制動系統(tǒng)部件在組裝過程中不能出現(xiàn)泄漏[1]。

高速動車組的制動能量和速度的平方成正比，傳統(tǒng)的純空氣制動已不能滿足需要，因此必須采用能提供強大制動力并能更好利用黏著的復合制動系統(tǒng)，制動時電制動與空氣制動聯(lián)合作用，且以電制動為主。雖然電制動可以提供強大的制動力，但目前空氣制動對于高速動車組來說仍然不可或缺，這是因為：直流電機的制動力隨著列車速度的降低而減小，如不采取其他制動方式，列車就不能完全的停下來，所以如果能夠?qū)崿F(xiàn)精準的列車制動就需要復合制動方式。復合制動系統(tǒng)通常由電制動系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)、防滑裝置、制動控制系統(tǒng)等組成。

我國鐵路上習慣于把壓力空氣簡稱為 “風”，把空氣制動機簡稱為“風閘”。依此類推風缸、風泵、風管、風壓、風表等名稱均由此而來。制動系統(tǒng)組裝主要就是將風泵、風缸、風表及用風設(shè)備通過風管連接起來，形成一個密封的整體，而高速動車組對車輛制動系統(tǒng)的氣密性要求更加嚴格，通常作用風壓0.5Kpa，保壓5min內(nèi)泄漏量不得超過0.01Kpa，但是一系列新的問題產(chǎn)生了：怎樣精準控制供風壓力？怎樣精準判斷制動系統(tǒng)的管路泄漏量？當出現(xiàn)泄漏后，怎樣更加高效的查找出泄漏點？為此，我們研究了一套數(shù)字化控制氣密性試驗的裝置[2]。

該裝置主要由軟件控制部分、氣動控制部分和機械連接部分三部分組成，實現(xiàn)了從數(shù)字化控制到氣動系統(tǒng)作用再到與高速動車組作用三個階段的整體作用。對于軟件控制部分，裝置采用了PLC控制，利用PLC程序的順序控制原理，依次實現(xiàn)氣密性試驗整個過程的動作實現(xiàn)，同時配上壓力變送器，可以將密封空間內(nèi)部的壓力變化輸入到PLC，然后通過PLC判斷后再實現(xiàn)必要的功能控制，同時軟件部分還配備了HMI（人工界面）系統(tǒng)，并將HMI和PLC實現(xiàn)實時交互，通過PLC設(shè)置的信號，能夠從HMI系統(tǒng)中實時反饋出來，同時還能夠在HMI系統(tǒng)工業(yè)觸摸屏中設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)要求，將這些參數(shù)反饋到PLC系統(tǒng)中，當達到參數(shù)值后才能進行PLC的順序運行，另外，在軟件部分的設(shè)計過程中還可以根據(jù)車型變化設(shè)定不同的供風壓力，當連接系統(tǒng)達到此種壓力后能夠自動切斷供風風源，進入壓力保持階段，然后根據(jù)工藝要求的泄漏量，在軟件部分中設(shè)定泄露值，當達到此泄漏值時會觸發(fā)聲光報警器，給試驗人員提示;對于氣動控制部分，我們綜合考慮制動系統(tǒng)復雜性，然后根據(jù)管路的性質(zhì)分為總風管路、列車管路、廢排供風管路、撒沙管路和空簧管路幾部分，這樣就能夠通過制動系統(tǒng)內(nèi)部的截斷閥使整個制動系統(tǒng)分為上述的幾部分，將整體分割成局部，在氣動部分的設(shè)計階段，我們從氣源分配閥開始將風源分配成幾個獨立的供風管系，然后每條管系上配備風源通斷電磁閥、壓力變送器、壓力表、快插接頭和連接管路，然后外部配備機械式截斷塞門和連接接頭，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)裝置從外部風源引進到給列車供風的管路連接，同時如果需要限制風壓還可以在單獨管系上配備減壓閥，如果需要增加系統(tǒng)的供風壓力，可以在單獨管系上配備增壓泵，這樣就能實現(xiàn)裝置無論是高壓還是低壓都能使用，增強了裝置的通用性，對于不同車型都有通用性;對于機械連接部分，主要起支撐裝置部件的安裝，用于使各氣動元件和電氣元件固定連接，保證裝置的連接可靠，同時我們?yōu)榱吮阌谘b置的移動，還設(shè)計成一種移動車型結(jié)構(gòu)，能夠便于操作員工方便的移動工裝，實現(xiàn)裝置的簡單可靠[3]。

綜上所述，我們研究的此項裝置可以實現(xiàn)風源不同供風壓力的控制，可以實現(xiàn)通過數(shù)值輸入，參數(shù)變化完成系統(tǒng)的運行，可以實現(xiàn)對泄漏點精準的數(shù)值控制，兼具有聲光報警功能，同時此種裝置還使得整個系統(tǒng)分成若干部分，當某部分出現(xiàn)泄漏后只需要對此部位進行泄漏點查找，減小了檢查面積，提高了作業(yè)效率。

參考文獻

[1] 程迪.列車制動系統(tǒng)[M].鄭州：鄭州大學出版社，2006：75.

[2] 豈興明.PLC與觸摸屏從入門到精通[M].北京：人民郵電出版社， 2019：104.

[3] 應(yīng)云飛.城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)[M].成都：西南交通大學出版社，2016：50.

作者簡介

蘇健（1969-），男，河北唐山人;學歷：本科，高級技師，現(xiàn)就職單位：中車唐山機車車輛有限公司，研究方向：高速動車組制動系統(tǒng)。