探討CRH5型動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)與原理

蔡 磊

（武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，湖北 武漢 430200）

1 引言

隨著我國(guó)高鐵技術(shù)不斷進(jìn)步與發(fā)展，動(dòng)車組的速度越來(lái)越高。制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)是高速動(dòng)車組的核心部分之一。制動(dòng)系統(tǒng)通常包括常用制動(dòng)和緊急制動(dòng)兩種制動(dòng)控制功能；加強(qiáng)對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的研究，有利于促進(jìn)高速動(dòng)車組技術(shù)的發(fā)展，為提高動(dòng)車組的運(yùn)行速度打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。基于此，本文針對(duì)CHR5 型動(dòng)車組的制動(dòng)系統(tǒng)的組成、制動(dòng)的特點(diǎn)與技術(shù)原理進(jìn)行探討。

2 動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)組成和工作原理

CRH5 型動(dòng)車組是在原鐵道部的領(lǐng)導(dǎo)與支持下，與法國(guó)阿爾斯通公司聯(lián)合簽訂的時(shí)速200 km/h的高速動(dòng)車組，由阿爾斯通公司向中車集團(tuán)下屬的長(zhǎng)春軌道課程股份有限公司進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓，聯(lián)合生產(chǎn)制造的國(guó)產(chǎn)化動(dòng)車組［1］。

CRH5 型動(dòng)車組采用的是電氣指令微機(jī)控制的空電復(fù)合制動(dòng)，動(dòng)車組的制動(dòng)系統(tǒng)由電制動(dòng)系統(tǒng)（動(dòng)車，簡(jiǎn)稱M），空氣制動(dòng)系統(tǒng)、空氣供風(fēng)系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置以及防滑裝置等組成。制動(dòng)時(shí)采用的空電復(fù)合制動(dòng)，電制動(dòng)（也稱再生制動(dòng)）優(yōu)先，盡可能發(fā)揮電制動(dòng)的作用，減輕拖車的空氣制動(dòng)負(fù)荷，當(dāng)再生制動(dòng)不能起作用時(shí)（由于列車過(guò)分相區(qū)或者是接觸網(wǎng)的電壓偏高，在29 KV 以上），列車可切換成電阻制動(dòng)。電制動(dòng)可單獨(dú)使用或者是與空氣制動(dòng)同時(shí)使用。當(dāng)使用電制動(dòng)工作時(shí)，動(dòng)車的動(dòng)力軸使用電制動(dòng)，電空制動(dòng)（電氣指令控制空氣制動(dòng)）僅供拖車軸使用，當(dāng)在無(wú)法使用電制動(dòng)的速度范圍內(nèi)或電制動(dòng)失效的情況下，動(dòng)力軸采用電空制動(dòng)。

3 制動(dòng)的種類

3.1 常用制動(dòng)正常情況下，通過(guò)司機(jī)臺(tái)上的牽引/制動(dòng)控制手柄處于常用制動(dòng)位時(shí)發(fā)出制動(dòng)指令，電子制動(dòng)控制單元接收并解讀制動(dòng)指令，然后發(fā)出電信號(hào)來(lái)控制空氣制動(dòng)單元。同時(shí)，列車控制系統(tǒng)（ATP 或LKJ2000 裝置）也可以啟動(dòng)。直通式電空制動(dòng)系統(tǒng)的氣路如圖1 所示，來(lái)自總風(fēng)缸的總風(fēng)壓力經(jīng)止回閥到制動(dòng)風(fēng)缸，當(dāng)總風(fēng)缸的壓力不足時(shí)，止回閥可以確保制動(dòng)風(fēng)缸有充足的空氣壓力。

常用制動(dòng)工作時(shí)，緊急電磁閥得電關(guān)閉，來(lái)自制動(dòng)控制單元BCU 的電信號(hào)經(jīng)電空轉(zhuǎn)換閥轉(zhuǎn)換成相應(yīng)控制空氣壓力，從電空轉(zhuǎn)換閥來(lái)的壓力空氣經(jīng)空重閥分別進(jìn)入中繼閥1 和2，分別充入動(dòng)力軸和非動(dòng)力軸的制動(dòng)缸內(nèi)。中繼閥1 和2 允許動(dòng)力軸和非動(dòng)力軸有不同的壓力空氣，同時(shí)在中繼閥1 前還有一個(gè)聯(lián)鎖電磁閥，它根據(jù)電氣指令的需要打開或者是關(guān)閉，用來(lái)控制動(dòng)力軸上的電空制動(dòng)是否啟用，如圖1 所示。常用制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)力的大小隨著載重的調(diào)整而發(fā)生變化，從電子制動(dòng)空的單元發(fā)送到電空轉(zhuǎn)換閥的制動(dòng)指令控制。當(dāng)控制電路出現(xiàn)故障時(shí)，空重閥可以保護(hù)轉(zhuǎn)向架設(shè)備。如果常用制動(dòng)不能起作用時(shí)，切換成的電阻制動(dòng)特性與之相同［2］。

圖1 直通式空氣制動(dòng)原理圖

3.2 緊急制動(dòng)當(dāng)動(dòng)車組的緊急制動(dòng)安全回來(lái)斷開時(shí)，緊急電磁閥失電工作，來(lái)自總風(fēng)缸的壓縮空氣進(jìn)入空重閥和中繼閥，施加與載荷相應(yīng)的緊急制動(dòng)壓力，此時(shí)，如果常用制動(dòng)的電子控制單元處于正常狀態(tài)，也可以控制電空轉(zhuǎn)換閥產(chǎn)生緊急制動(dòng)壓力［3］。另一方面，緊急制動(dòng)指令也會(huì)發(fā)送給備用的自動(dòng)空氣制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)管的壓縮空氣通過(guò)緊急排風(fēng)閥迅速排空，繼而觸發(fā)分配閥產(chǎn)生緊急制動(dòng)作用，分配閥控制中繼閥使得制動(dòng)缸內(nèi)的壓力達(dá)到最大值。來(lái)自直通式空氣制動(dòng)系統(tǒng)和自動(dòng)控制制動(dòng)系統(tǒng)的壓縮空氣分別經(jīng)雙向止回閥的兩側(cè)通向空重閥及中繼閥，采用高位優(yōu)先的原則，使得只有壓強(qiáng)較大的那一側(cè)氣路與中繼閥相通，如圖2所示。

如圖2 雙向止回閥的工作原理

3.3 備用制動(dòng)當(dāng)直通式空氣制動(dòng)機(jī)無(wú)法使用（出現(xiàn)故障或救援/回送），人為地啟動(dòng)備用制動(dòng)，牽引/制動(dòng)控制手柄的控制被切除，電制動(dòng)無(wú)法使用。啟動(dòng)時(shí)，打開截?cái)嗳T，操縱隔離開關(guān)，使得隔離電磁閥失電關(guān)閉，“減壓閥—止回閥—隔離電磁閥—節(jié)流閥”的通路被關(guān)閉，總風(fēng)缸的壓力經(jīng)減壓閥、備用制動(dòng)控制閥和打開的截?cái)嗳T連接到制動(dòng)管，此時(shí)備用制動(dòng)控制閥可以直接控制制動(dòng)管的空氣壓力，從而控制各車的分配閥向本車的中繼閥發(fā)出制動(dòng)指令，控制制動(dòng)缸的充/排風(fēng)［4］。備用制動(dòng)控制閥的工作原理見(jiàn)圖3。

圖3 備用制動(dòng)控制閥的工作原理

3.4 停放制動(dòng)CRH5 型動(dòng)車組在從動(dòng)軸上配有停放缸，可以滿足在30‰坡道上停放，并且在同側(cè)的轉(zhuǎn)向架上配有手動(dòng)緩解手柄。

4 動(dòng)車組制動(dòng)技術(shù)發(fā)展方向與趨勢(shì)

隨著社會(huì)科技水平的不斷發(fā)展，日益先進(jìn)完善的控制技術(shù)、信息化管理，制動(dòng)控制技術(shù)的精確性和安全性不斷提高，制動(dòng)技術(shù)逐步朝著結(jié)構(gòu)緊湊化、輕量化、智能化、零件統(tǒng)一化、產(chǎn)品通用化的方向發(fā)展［5］，由于直通式電空制動(dòng)技術(shù)在時(shí)間短、準(zhǔn)確性、響應(yīng)性等多個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，高速動(dòng)車組的制動(dòng)控制技術(shù)仍然會(huì)采用微機(jī)控制直通電空制動(dòng)技術(shù)，同時(shí)動(dòng)車組的緊急制動(dòng)安全環(huán)路會(huì)逐步的完善，例如統(tǒng)一設(shè)置緊急制動(dòng)EB、緊急制動(dòng)UB、停放制動(dòng)監(jiān)控、制動(dòng)緩解監(jiān)控、乘客緊急制動(dòng)和車門安全環(huán)路，當(dāng)安全環(huán)路斷開時(shí)，采取觸發(fā)導(dǎo)向安全的措施，并能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)安全環(huán)路狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視［6］。

5 結(jié)語(yǔ)

列車速度的不斷發(fā)展，與傳統(tǒng)的既有列車相比，高速動(dòng)車組的制動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)技術(shù)有了更高、更深的要求，我們?cè)敿?xì)地介紹了CRH5 型動(dòng)車組的制動(dòng)系統(tǒng)的組成和工作原理，探討了未來(lái)高速動(dòng)車組制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，只有掌握了制動(dòng)的核心技術(shù)，才能更好地為我國(guó)高速列車的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。