CRH380BJ-A型高寒綜合檢測(cè)列車制動(dòng)系統(tǒng)研制

亢 磊，李宏偉，喬 峰，劉 琨，呼功崛，周春梅

(中車長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春 130062)

CRH380BJ-A型高寒綜合檢測(cè)列車(以下稱高寒檢測(cè)列車)是為滿足我國高寒低溫地區(qū)時(shí)速350 km線路檢測(cè)維護(hù)需要設(shè)計(jì)的，該車作為目前世界上真正意義的具備高寒地區(qū)時(shí)速350 km運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)的、檢測(cè)項(xiàng)點(diǎn)齊全的、檢測(cè)精度高的綜合檢測(cè)列車，對(duì)保證高寒地區(qū)軌道設(shè)備設(shè)施的正常檢測(cè)具有無可替代的作用。本文將根據(jù)高寒檢測(cè)列車技術(shù)指標(biāo)和檢測(cè)設(shè)備功能的技術(shù)要求，詳細(xì)介紹制動(dòng)系統(tǒng)的研制方案、功能組成、控制功能原理、設(shè)計(jì)計(jì)算和試驗(yàn)驗(yàn)證等內(nèi)容。

1 系統(tǒng)配置及參數(shù)

高寒檢測(cè)列車為8輛編組，滿足檢測(cè)系統(tǒng)和檢測(cè)人員生活工作的功能需求。其中01/03/06/08車為動(dòng)車，02/04/05/07車為拖車，每輛車配置一個(gè)制動(dòng)控制模塊。01/08車的1軸和03/06車的1軸、4軸配置撒砂裝置；03/06車各配置一個(gè)主供風(fēng)單元；02/07車各軸設(shè)置停放制動(dòng)裝置，各配置一個(gè)輔助供風(fēng)單元，且3軸為按運(yùn)行方向的常用制動(dòng)隔離軸；04車的2軸為常用制動(dòng)隔離軸，4軸采用無制動(dòng)力的輪軌力檢測(cè)輪對(duì)。圖1為高寒檢測(cè)列車制動(dòng)系統(tǒng)裝置配置圖。

圖1 高寒檢測(cè)車制動(dòng)系統(tǒng)裝置配置圖

高寒檢測(cè)列車最高持續(xù)檢測(cè)運(yùn)行速度為350 km/h，最高試驗(yàn)檢測(cè)速度為380 km/h，滿足低溫-40 ℃的檢測(cè)環(huán)境，最大常用制動(dòng)減速度0.8 m/s2，緊急制動(dòng)減速度1.0 m/s2，制動(dòng)沖動(dòng)極限0.75 m/s3，各初速度等級(jí)的緊急制動(dòng)(EB、UB)距離滿足表1要求。

表1 各初速度等級(jí)緊急制動(dòng)距離要求

制動(dòng)系統(tǒng)遵守“故障導(dǎo)向安全”的多級(jí)冗余設(shè)計(jì)原則，采用了由微機(jī)控制的直通電空(EP)制動(dòng)和制動(dòng)管(BP)控制的間接制動(dòng)構(gòu)成的空氣制動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)制動(dòng)系統(tǒng)與牽引系統(tǒng)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)動(dòng)力制動(dòng)的電制動(dòng)功能。

2 系統(tǒng)組成

高寒檢測(cè)車制動(dòng)系統(tǒng)主要由制動(dòng)及防滑控制系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置組成，主要實(shí)現(xiàn)常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)EB、緊急制動(dòng)UB、停放制動(dòng)、乘客緊急制動(dòng)、防滑控制及軸抱死檢測(cè)、備用制動(dòng)和回送救援、壓縮機(jī)供風(fēng)控制管理、撒砂控制等控制功能。

2.1 制動(dòng)及防滑控制系統(tǒng)

制動(dòng)及防滑控制系統(tǒng)主要由電子制動(dòng)控制單元(EBCU)、氣動(dòng)制動(dòng)控制單元(PBCU)及相關(guān)功能氣路控制模塊組成，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)的功能控制、故障診斷等功能，通過TCN列車網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分層控制管理，通過硬線及網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制信號(hào)的采集、邏輯運(yùn)算控制及診斷。

(1) 制動(dòng)及防滑控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2所示。制動(dòng)及防滑控制系統(tǒng)共用列車成熟穩(wěn)定的TCN網(wǎng)絡(luò)，全列8輛編組分為2個(gè)MVB控制單元，單元內(nèi)的通信由車輛數(shù)據(jù)總線MVB來完成，單元間的通信通過網(wǎng)關(guān)(GW)由列車總線WTB完成。

圖2 制動(dòng)及防滑控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

(2) 制動(dòng)及防滑控制系統(tǒng)控制架構(gòu)如圖3所示。構(gòu)架主要分3個(gè)層級(jí)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)控制的管理，分別為列車制動(dòng)管理、單元制動(dòng)管理和本地制動(dòng)控制[1]。

圖3 制動(dòng)及防滑控制系統(tǒng)控制架構(gòu)圖

列車制動(dòng)管理器(TBM)由占用端頭車EBCU擔(dān)當(dāng)，且EBCU1.1和EBCU1.2冗余，主要用于制動(dòng)管理、主供風(fēng)單元管理、制動(dòng)試驗(yàn)和制動(dòng)管充風(fēng)管理。

01/08車的EBCU作為單元制動(dòng)管理器(SBM)進(jìn)行本MVB單元的管理，且EBCU1.1和EBCU1.2冗余，負(fù)責(zé)通過MVB收集本單元內(nèi)每個(gè)EBCU 最大可用空氣制動(dòng)力和實(shí)際空氣制動(dòng)力、每個(gè)牽引控制單元(TCU)最大可用電制動(dòng)力、每車的車重等信息，匯總后通過MVB/WTB向TBM進(jìn)行上報(bào)，同時(shí)接收TBM 通過MVB/WTB發(fā)送的制動(dòng)指令，并通過MVB 發(fā)送至本MVB單元內(nèi)各EBCU和TCU。

本車EBCU作為本地制動(dòng)控制單元(LBCU)實(shí)現(xiàn)對(duì)本車的制動(dòng)控制、防滑控制和故障診斷等功能，負(fù)責(zé)計(jì)算本車最大可用空氣制動(dòng)力和實(shí)際空氣制動(dòng)力等，通過MVB將信息發(fā)送至SBM，同時(shí)接收SBM發(fā)送的制動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)本車的制動(dòng)控制。

(3) 制動(dòng)控制系統(tǒng)與制動(dòng)環(huán)路和列車指令線接口如圖4所示[2]。制動(dòng)系統(tǒng)通過電氣接口接收和發(fā)送制動(dòng)指令和制動(dòng)狀態(tài)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)基本的功能控制。制動(dòng)控制系統(tǒng)的主要電氣接口分為硬線信號(hào)接口和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接口。

圖4 制動(dòng)控制系統(tǒng)與制動(dòng)環(huán)路和列車指令線接口

制動(dòng)控制系統(tǒng)與司機(jī)制動(dòng)手柄接口包括常用制動(dòng)子模式開關(guān)量信號(hào)和制動(dòng)指令模擬量信號(hào)，司機(jī)制動(dòng)手柄輸出信號(hào)由指令轉(zhuǎn)換模塊采集并通過CAN總線發(fā)送給TBM。制動(dòng)控制系統(tǒng)與列車安全環(huán)路和列車指令線存在指令接口，根據(jù)列車安全環(huán)路狀態(tài)和指令線信號(hào)的定義進(jìn)行相應(yīng)級(jí)別制動(dòng)的施加和緩解。

制動(dòng)控制系統(tǒng)與TCU之間的硬線信號(hào)為ED電制動(dòng)激活信號(hào)。

制動(dòng)控制系統(tǒng)與列車網(wǎng)絡(luò)CCU通過單元MVB和WTB總線協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口信號(hào)的傳輸，網(wǎng)絡(luò)接口信號(hào)包括狀態(tài)信號(hào)、指令信號(hào)等，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)控制和診斷信息交互功能。

2.2 風(fēng)源系統(tǒng)

風(fēng)源系統(tǒng)包括主供風(fēng)系統(tǒng)和輔助供風(fēng)系統(tǒng)。

(1) 主供風(fēng)系統(tǒng)由2套主供風(fēng)單元組成，全部供風(fēng)單元工作時(shí)可以提供2 496.0 L/min壓力空氣。計(jì)算所得的最大用風(fēng)量為1 117.1 L/min，可以滿足制動(dòng)系統(tǒng)及其他用風(fēng)系統(tǒng)(門、衛(wèi)生間、空調(diào)、受電弓、空氣彈簧等)的需求。制動(dòng)控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)和硬線指令對(duì)主供風(fēng)單元進(jìn)行管理控制。

(2) 輔助供風(fēng)系統(tǒng)是在動(dòng)車組總風(fēng)壓力不足且車輛無中壓供電導(dǎo)致主供風(fēng)單元無法啟動(dòng)時(shí)，通過蓄電池DC 110 V電源啟動(dòng)輔助空壓機(jī)對(duì)受電弓、主斷路器、車頂隔離開關(guān)供風(fēng)，使高壓系統(tǒng)正常工作實(shí)現(xiàn)供電，制動(dòng)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)輔助供風(fēng)單元進(jìn)行控制。

2.3 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置

高寒檢測(cè)車每個(gè)動(dòng)軸上配備了2套輪盤式基礎(chǔ)制動(dòng)單元，每個(gè)拖軸上配備了3套軸盤式基礎(chǔ)制動(dòng)單元。每個(gè)基礎(chǔ)制動(dòng)單元由制動(dòng)盤、夾鉗單元和閘片構(gòu)成。

(2) 制動(dòng)夾鉗單元主要包括常用制動(dòng)夾鉗單元和帶停放制動(dòng)缸的夾鉗單元，為適應(yīng)高寒風(fēng)雪環(huán)境需要，夾鉗單元與制動(dòng)盤間隙加大為3～6 mm，制動(dòng)缸增加安全閥裝置，杠桿螺栓增加快速注油脂裝置。

(3) 制動(dòng)閘片采用大間隙粉末冶金閘片，摩擦粒子為浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)，能夠提高盤片接觸均勻性，使制動(dòng)盤各部分熱負(fù)荷更加均勻，同時(shí)增加了摩擦塊之間的間隙尺寸，防止摩擦碎屑和冰雪雜質(zhì)在摩擦塊之間的堆積。

制動(dòng)盤及閘片可以滿足動(dòng)車組連續(xù)兩次從400 km/h初速度下的緊急空氣制動(dòng)要求，根據(jù)熱容量計(jì)算,制動(dòng)盤的最高溫度低于700 ℃。

3 制動(dòng)系統(tǒng)控制功能

3.1 常用制動(dòng)

常用制動(dòng)按照制動(dòng)級(jí)別的模式曲線進(jìn)行控制，包括直通電空制動(dòng)(EP制動(dòng))和動(dòng)力制動(dòng)(ED電制動(dòng))，在動(dòng)軸上優(yōu)先施加電制動(dòng)，盡量降低EP摩擦制動(dòng)的磨耗。在某種制動(dòng)指令、負(fù)載條件和速度下，電制動(dòng)可以在沒有其他制動(dòng)支持的情況下獨(dú)立滿足制動(dòng)要求。如果電制動(dòng)力不足，在拖軸上施加EP制動(dòng)。當(dāng)在動(dòng)軸的電制動(dòng)不能使用時(shí)，則動(dòng)軸采用空氣摩擦制動(dòng)代替。當(dāng)列車速度小于16 km/h時(shí)，進(jìn)行空電轉(zhuǎn)換，使所有軸均施加摩擦制動(dòng)[3]。

常用制動(dòng)指令來自制動(dòng)手柄和CCU，由TBM接收和計(jì)算，通過MVB/WTB網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)列車級(jí)的制動(dòng)力分配。其中來自CCU的指令包括自身用于限速控制的常用制動(dòng)指令、自動(dòng)速度控制(ASC)的常用制動(dòng)指令以及通過CCU轉(zhuǎn)發(fā)的列車安全控制系統(tǒng)(ATP)的常用制動(dòng)指令。

常用制動(dòng)分為正常制動(dòng)模式、比例制動(dòng)模式和雪天制動(dòng)模式。正常制動(dòng)模式時(shí)，優(yōu)先在動(dòng)軸施加ED電制動(dòng)，其次在拖軸上施加EP電空制動(dòng)，當(dāng)制動(dòng)力要求值進(jìn)一步增加時(shí)，動(dòng)軸在電制動(dòng)的基礎(chǔ)上額外施加EP空氣制動(dòng)；比例制動(dòng)模式是為了在所有軸上達(dá)到相同的黏著系數(shù)，在不利黏著的情況下，制動(dòng)效果可以得到很大改善；雪天制動(dòng)模式是為了在冰雪天氣下清除和清掃制動(dòng)盤上的冰雪，在列車所有軸上施加相同持續(xù)的微小摩擦制動(dòng)力。

由于04車2軸設(shè)置軌道檢測(cè)梁裝置，為避免常用制動(dòng)時(shí)車軸產(chǎn)生振動(dòng)而影響軌檢設(shè)備的檢測(cè)效果，在04車2軸的常用制動(dòng)控制中增加了軸制動(dòng)隔離功能。當(dāng)施加常用制動(dòng)時(shí)，隔離模塊電磁閥得電，通過總風(fēng)管的隔離控制風(fēng)壓驅(qū)動(dòng)氣控閥隔離2軸制動(dòng)缸壓力，通過排風(fēng)口將2軸制動(dòng)缸內(nèi)的風(fēng)壓排空，實(shí)現(xiàn)隔離保證軌檢設(shè)備的正常檢測(cè)。為保證緊急制動(dòng)距離要求，在緊急制動(dòng)時(shí)隔離功能不啟用。

3.2 緊急制動(dòng)EB

緊急制動(dòng)EB觸發(fā)源包括司機(jī)制動(dòng)手柄置EB位、停放制動(dòng)意外施加停放監(jiān)控環(huán)路斷開、司機(jī)警惕裝置ASD和CCU觸發(fā)等，本車LBCU通過緊急制動(dòng)EB環(huán)路斷開指令和CCU網(wǎng)絡(luò)指令冗余執(zhí)行緊急制動(dòng)EB。通過司機(jī)制動(dòng)手柄施加的緊急制動(dòng)EB 可直接通過手柄進(jìn)行緩解，其余方式觸發(fā)的緊急制動(dòng)EB 均為零速聯(lián)鎖。緊急制動(dòng)EB過程中，本車LBCU 進(jìn)行單車制動(dòng)控制，按預(yù)設(shè)的速度模式曲線進(jìn)行制動(dòng)力控制，動(dòng)車和拖車均切換至高階制動(dòng)壓力狀態(tài)，動(dòng)車優(yōu)先使用電制動(dòng)，不足部分由本車空氣制動(dòng)補(bǔ)充，拖車僅施加空氣制動(dòng)。

LEC作為一種作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法，簡單實(shí)用，通過LEC評(píng)價(jià)，可以量化確定城南污水廠工程建設(shè)過程中各類有害因素可能造成的潛藏禍患程度。其中，L、E、C分別代表3個(gè)自變量，D為因變量：

LBCU在緊急制動(dòng)EB過程中監(jiān)控車輛減速度。當(dāng)本車LBCU檢測(cè)到減速度不足時(shí)，向SBM發(fā)送“減速度不足”MVB信號(hào)，TBM綜合各SBM的減速度不足網(wǎng)絡(luò)信號(hào)發(fā)送“減速度不足”的硬線信號(hào)，斷開緊急制動(dòng)UB環(huán)路。

3.3 緊急制動(dòng)UB

緊急制動(dòng) UB 觸發(fā)源包括司機(jī)制動(dòng)手柄置于UB 位、按下緊急制動(dòng)按鈕、轉(zhuǎn)向架監(jiān)控環(huán)路斷開、ATP 和CCU觸發(fā)等。如圖5所示，緊急制動(dòng)UB觸發(fā)時(shí)，緊急制動(dòng)UB環(huán)路斷開的同時(shí)CCU通過MVB/WTB網(wǎng)絡(luò)冗余要求LBCU激活直通制動(dòng)充排風(fēng)電磁閥冗余輸出緊急級(jí)別預(yù)控壓力。

圖5 緊急制動(dòng)UB氣路控制圖

緊急制動(dòng) UB 時(shí)，如電制動(dòng)可用，將參與制動(dòng)以減小機(jī)械磨損。無論電制動(dòng)是否可用，緊急制動(dòng)距離均滿足要求。為充分利用黏著并防止制動(dòng)盤熱容量超標(biāo)，緊急制動(dòng)UB 時(shí)實(shí)行空氣制動(dòng)力分級(jí)控制，即在相同的預(yù)控壓力條件下，高速時(shí)施加低階空氣制動(dòng)力，低速時(shí)施加高階空氣制動(dòng)力，其中動(dòng)車高低階壓力切換點(diǎn)由車速(80 km/h、255 km/h)和電制動(dòng)力是否可用確定，拖車高低階切換點(diǎn)由車速(300 km/h)確定。

緊急制動(dòng)UB時(shí)，每個(gè)車的直通制動(dòng)緊急制動(dòng)電磁閥B60.03通過緊急制動(dòng)UB環(huán)路斷開得電，使制動(dòng)缸風(fēng)壓直接產(chǎn)生中繼閥B60.07所需的預(yù)控制壓力Cv，直通制動(dòng)充排風(fēng)電磁閥B60.02-1產(chǎn)生冗余的緊急制動(dòng)預(yù)控制壓力Cv，制動(dòng)管通過得電的緊急制動(dòng)排風(fēng)閥完全排風(fēng)，通過備用間接制動(dòng)冗余產(chǎn)生緊急制動(dòng)的預(yù)控制壓力Cv，同時(shí)司機(jī)制動(dòng)手柄、緊急制動(dòng)按鈕觸發(fā)時(shí)均可使制動(dòng)管直接排風(fēng)[4]。

3.4 停放制動(dòng)

02/07車每軸設(shè)置一個(gè)停放制動(dòng)缸，可保證列車長時(shí)間安全地停放在20‰的坡道上，并具有1.2倍的安全系數(shù)。司機(jī)通過施加停放制動(dòng)按鈕和緩解停放制動(dòng)按鈕激活列車指令線來實(shí)現(xiàn)停放制動(dòng)的施加和緩解，在列車整備模式或等待連掛模式時(shí)，CCU可以激活停放制動(dòng)施加列車指令線實(shí)現(xiàn)停放制動(dòng)的自動(dòng)施加，停放制動(dòng)施加或緩解后，停放施加或緩解按鈕指示燈由SBM相應(yīng)控制點(diǎn)亮。

制動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)停放制動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控，避免列車運(yùn)行時(shí)停放制動(dòng)意外施加。本車LBCU通過停放制動(dòng)缸壓力傳感器對(duì)本車停放制動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)車輛速度大于3 km/h檢測(cè)出停放制動(dòng)施加時(shí)，本車LBCU將斷開停放制動(dòng)監(jiān)控環(huán)路間接斷開緊急制動(dòng)EB環(huán)路，列車施加緊急制動(dòng)EB，同時(shí)LBCU通過MVB/WTB 傳達(dá)列車運(yùn)行時(shí)停放制動(dòng)施加信息至TBM，TBM可通過MVB/WTB網(wǎng)絡(luò)冗余施加最大常用制動(dòng)。

3.5 乘客緊急制動(dòng)

乘客緊急制動(dòng)觸發(fā)源為乘客緊急制動(dòng)手柄。操作乘客緊急制動(dòng)手柄將斷開乘客緊急制動(dòng)環(huán)路(PEBL)，TBM 監(jiān)測(cè)PEBL狀態(tài)并控制施加乘客緊急制動(dòng)。操作乘客緊急制動(dòng)手柄后，該信號(hào)將同時(shí)發(fā)送至本車LBCU，本車LBCU 將手柄操作狀態(tài)通過WVB/WTB網(wǎng)絡(luò)報(bào)送至TBM，TBM 根據(jù)車LBCU 上報(bào)狀態(tài)同樣會(huì)控制施加乘客緊急制動(dòng)。

TBM接收到乘客緊急制動(dòng)請(qǐng)求，將立刻施加最大常用制動(dòng)。乘客緊急制動(dòng)施加司機(jī)室會(huì)產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)。司機(jī)將制動(dòng)手柄置于OC 位可隨時(shí)緩解乘客緊急制動(dòng)，聲音報(bào)警信號(hào)將消除，當(dāng)列車停止，乘客緊急制動(dòng)手柄恢復(fù)后，光報(bào)警信號(hào)將消除。

3.6 防滑控制及軸抱死檢測(cè)

高寒檢測(cè)車每個(gè)軸都安裝有符合UIC標(biāo)準(zhǔn)的防滑保護(hù)裝置，實(shí)現(xiàn)列車的防滑保護(hù)功能，有效防止車輪擦傷，提高黏著利用率，每車LBCU通過接收來自每個(gè)軸的速度傳感器檢測(cè)的速度信號(hào)，對(duì)每個(gè)軸的速度和減速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，空氣制動(dòng)防滑由本車LBCU進(jìn)行控制，動(dòng)車的電制動(dòng)防滑由TCU進(jìn)行控制。防滑控制裝置利用采集到的速度傳感器信息計(jì)算速度、減速度，并結(jié)合相應(yīng)判據(jù)進(jìn)行防滑控制。防滑控制模塊主要有速度、減速度、參考速度計(jì)算，滑行判斷，防滑控制、防滑閥輸出超時(shí)保護(hù)，電制動(dòng)減量控制等功能。

每輛車均設(shè)置相互獨(dú)立的、冗余的不旋轉(zhuǎn)軸檢測(cè)裝置(DNRA)，符合UIC標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)車的軸抱死功能分別由制動(dòng)系統(tǒng)和牽引系統(tǒng)完成，拖車軸抱死功能由制動(dòng)系統(tǒng)EBCU1和EBCU2分別完成。車輛DNRA檢測(cè)到某一根軸的速度與參考速度的差值達(dá)到設(shè)定值并滿足持續(xù)時(shí)間時(shí)，則認(rèn)定該軸抱死，并將DNRA 監(jiān)測(cè)信息發(fā)送至MVB，CCU根據(jù)DNRA檢測(cè)狀態(tài)觸發(fā)列車最大常用制動(dòng)并使列車自動(dòng)限速40 km/h運(yùn)行。

3.7 備用制動(dòng)及回送救援

如果直通電空制動(dòng)發(fā)生故障，列車可啟動(dòng)備用制動(dòng)繼續(xù)運(yùn)行，備用制動(dòng)采用分配閥控制模塊實(shí)現(xiàn)階段制動(dòng)和升壓一次緩解功能，在備用制動(dòng)啟動(dòng)后，通過備用制動(dòng)控制模塊和備用制動(dòng)手柄控制制動(dòng)管的減壓量來控制制動(dòng)力的大小，并要求列車限速80 km/h運(yùn)行?；厮途仍畷r(shí)，通過機(jī)車進(jìn)行制動(dòng)管的減壓控制，實(shí)現(xiàn)列車的階段制動(dòng)和升壓一次緩解功能。備用制動(dòng)激活后，直通制動(dòng)和電制動(dòng)將不能使用。

3.8 供風(fēng)單元控制管理

TBM負(fù)責(zé)列車主空壓機(jī)控制，保證總風(fēng)風(fēng)壓在850～1 000 kPa的正常工作范圍內(nèi)，滿足制動(dòng)系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的用風(fēng)需求。列車配置有2套主供風(fēng)單元，制動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)主空壓機(jī)分3種模式控制。

(1) 正常模式：當(dāng)總風(fēng)風(fēng)壓降到850 kPa時(shí)，TBM激活首選主供風(fēng)單元進(jìn)行供風(fēng)，當(dāng)總風(fēng)風(fēng)壓降低到830 kPa時(shí)，TBM激活第二個(gè)主供風(fēng)單元進(jìn)行供風(fēng)，當(dāng)總風(fēng)風(fēng)壓降低到800 kPa時(shí)，TBM激活2套主供風(fēng)單元錯(cuò)峰啟動(dòng)供風(fēng)。

(2) 緊急驅(qū)動(dòng)模式：如TBM對(duì)供風(fēng)單元管理失效或網(wǎng)絡(luò)通信故障列車進(jìn)入緊急驅(qū)動(dòng)模式，供風(fēng)單元控制采用緊急驅(qū)動(dòng)模式，LBCU進(jìn)行本車供風(fēng)單元控制，通過壓力傳感器檢測(cè)到總風(fēng)壓力小于780 kPa，控制本車供風(fēng)單元啟動(dòng)，當(dāng)總風(fēng)壓力大于1 030 kPa，控制本車供風(fēng)單元停機(jī)。

(3) 測(cè)試模式：在制動(dòng)試驗(yàn)中，TBM會(huì)根據(jù)試驗(yàn)需要通過SBM控制相應(yīng)單個(gè)供風(fēng)單元啟動(dòng)。

輔助供風(fēng)單元包括輔助空壓機(jī)，當(dāng)總風(fēng)壓力不足時(shí)，用于保證動(dòng)車組正常升弓。輔助空壓機(jī)供電正常條件下，CCU通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送輔助空壓機(jī)控制使能信號(hào)，由LBCU控制輔助空壓機(jī)啟停。如輔助空氣壓力低于550 kPa，則控制輔助空壓機(jī)啟動(dòng)；如輔助空氣壓力高于700 kPa，LBCU 控制輔助空壓機(jī)停機(jī)。為防止輔助空壓機(jī)頻繁啟停，當(dāng)90 min內(nèi)輔助空壓機(jī)啟動(dòng)次數(shù)超過2 次或運(yùn)行時(shí)間超過10 min，本車LBCU在90 min內(nèi)不啟動(dòng)輔助壓縮機(jī)。

3.9 撒砂控制

為改善輪軌黏著條件，提高牽引制動(dòng)性能，高寒檢測(cè)車的01/08車1 軸，03/06 車1軸和4軸均安裝有撒砂裝置。當(dāng)01車為主控端時(shí)，01車1軸、03車4軸和06車1軸撒砂功能有效；當(dāng)08車為主控端時(shí)，08車1軸、06車4軸和03車1軸撒砂功能有效。

司機(jī)通過操作司機(jī)臺(tái)撒砂開關(guān)手動(dòng)控制列車撒砂，當(dāng)撒砂開關(guān)撥至全輪對(duì)撒砂位時(shí)，CCU將撒砂指令和列車行駛方向信息通過列車網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至各動(dòng)車LBCU，由動(dòng)車LBCU根據(jù)運(yùn)行方向控制本車撒砂裝置撒砂；當(dāng)撒砂開關(guān)撥至前輪對(duì)撒砂位時(shí)，占用端頭車LBCU控制本車撒砂裝置進(jìn)行撒砂。

制動(dòng)控制系統(tǒng)具備自動(dòng)撒砂功能，動(dòng)車LBCU在兩種情況下激活自動(dòng)撒砂：一是檢測(cè)到本車空氣制動(dòng)嚴(yán)重滑行，二是TCU通過MVB通知LBCU檢測(cè)到電制動(dòng)發(fā)生滑行或牽引發(fā)生空轉(zhuǎn)。

4 制動(dòng)計(jì)算

根據(jù)既有平臺(tái)動(dòng)車組，針對(duì)高寒檢測(cè)車4車4軸為測(cè)力輪對(duì)，不施加空氣制動(dòng)，需要將損失的制動(dòng)力重新分配，按照各級(jí)制動(dòng)減速度要求適當(dāng)增加各車的制動(dòng)力。緊急制動(dòng)時(shí)，通過重新設(shè)定動(dòng)車和拖車的空重車調(diào)整閥DBV曲線，將動(dòng)車和拖車的制動(dòng)力都適當(dāng)增加，滿足緊急制動(dòng)距離要求，空重車調(diào)整曲線及緊急制動(dòng)減速度曲線(不帶風(fēng)阻)見圖6。

圖6 空重車調(diào)整曲線及緊急制動(dòng)減速度曲線(不帶風(fēng)阻)

根據(jù)上述減速度的定義和列車風(fēng)阻減速度進(jìn)行緊急制動(dòng)EB、緊急制動(dòng)UB的制動(dòng)距離S計(jì)算，計(jì)算結(jié)果均能滿足緊急制動(dòng)距離要求。計(jì)算公式為：

式中：vk——離散化速度；

k——離散點(diǎn)編號(hào)；

Ns——離散點(diǎn)數(shù)量；

v0——制動(dòng)初速度；

tU_max——制動(dòng)缸升壓時(shí)間tu和沖動(dòng)極限要求的升壓時(shí)間tu_I中取最大值。

制動(dòng)距離計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 緊急制動(dòng)(UB、EB)制動(dòng)距離 m

5 試驗(yàn)及結(jié)論

2016年4月高寒檢測(cè)車在中車長客股份公司生產(chǎn)下線，為保證列車制動(dòng)系統(tǒng)性能，從生產(chǎn)到正式交付運(yùn)營過程中進(jìn)行了一系列的調(diào)試試驗(yàn)工作，包括制動(dòng)系統(tǒng)整列靜態(tài)、動(dòng)態(tài)調(diào)試，試驗(yàn)環(huán)線及高速客運(yùn)專線試驗(yàn)段的制動(dòng)系統(tǒng)功能驗(yàn)證測(cè)試，制動(dòng)系統(tǒng)型式試驗(yàn)，以及制動(dòng)系統(tǒng)故障模擬等試驗(yàn)，所有試驗(yàn)結(jié)果均滿足試驗(yàn)大綱及設(shè)計(jì)要求。高寒檢測(cè)車先后多次在大西高鐵、鄭西高鐵、哈大高鐵、京沈高鐵等高速客運(yùn)專線上承擔(dān)了檢測(cè)任務(wù)。高寒檢測(cè)車的試驗(yàn)和運(yùn)用實(shí)踐證明，該車制動(dòng)系統(tǒng)性能穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，為今后研制更加先進(jìn)的高寒高速檢測(cè)列車制動(dòng)系統(tǒng)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。