浅析高速动车组制动系统

浅析高速动车组制动系统

朱海永 耿博仑 赵子义

中车唐山机车车辆有限公司 河北唐山 063030

摘要：近年来，随着我国高速铁路建设的快速发展，高速列车组的平均运行时间和速度一直在稳步提高。因此，对制动测试系统的技术要求越来越高。然而，由于测试操作等许多技术问题，已基本无法完全满足各种不同形式的高铁动车组的动力试验系统要求。本文通过高速动车组的制动系统来探究它的特点及其作用。

关键词：高速动车组 制动系统 特点 作用

高速动车组安全制动系统不仅在高速行车安全防护方面为其提供了根本技术保障，而且在高速行车运营自动化过程控制、运营管理效率的不断提高及运营工作自动化等各个方面，提供了完善的服务功能，并向着交通运输行业综合管理自动化的发展方向不断发展。高速铁路动车组紧急制动系统主要技术是我国现代化高速铁路的重要技术标志之一，它在高速铁路、城市轨道高速交通、磁浮等技术领域一直发挥着重要的主导作用，有极为广阔的发展前景。

一.高速动车组制动系统

1.1制动系统组成

制动系统控制管理系统主要包括:列车制动系统信号数据生成控制装置；列车制动系统信号数据传输控制装置；制动系统控制管理装置(内部分别集成了列车电子制动控制管理单元和列车制动系统控制管理单元、空气增压制动器和管路上所有必需的各种空气阀门及制动风缸等^[1])。

1.2制动控制方式

当低速行驶区域的动车电机制动系统停止工作或动车电机制动失效时，动力不足部分由制动气停和动力补偿补充系统实现。制动时，列车首先充分利用高压电力制矩和动力对高速列车进行制动，减轻制动拖车的内部空气压和制动机械负荷，减少制动拖车的内部机械空气制动和零部件的严重磨损。

1.3制动控制装置

制动单元控制系统装置主要包括液压制动控制器、空气增压制动器和相关调节阀门及制动储气缸等可实现制动单元化，吊装装置在电动车下。制动负荷控制处理单元(bcu)系统采用单片微处理器进行数字编码运算串行处理方式，来自机车工作台的机车制动操作指令通过机车中央控制装置、传输控制终端由高纤光缆进行传输，根据各车厢的制动负荷控制信号及机车速度控制信息并由计算机给出其所需要的机车制动力。

二.高速动车组制动系统特点

高速动车组必须同时装备具有高效率和高运行安全性的停车制动辅助系统，为保证列车正常高速运行行驶提供定时调速和自动停车停止制动的有效手段，并在意外发生故障或其它必要紧急情况下必须具有尽可能短的停车制动运行距离^[2]。一般说来，动车组的高速制动系统结构应该要具有上述如下几个特点:

2.1安全性高

高速动车组制动反应系统的高速制动反应能力强，反应速度快，具有相当高的制动安全性。在结构上面它具体表现在以下两个主要方面:

2.1.1该车采用一种电、空气制动联合高速制动操作模式，电和空其制动性能优先，而且普遍需要装有制动防滑器。电动力制动由于工作操纵简单控制方便，并且同时可以大大减少采用空气动力制动时对系统主要零部件的机械磨耗，因而目前得以广泛优先推广使用。

2.1.2机械操纵自动控制系统采用直流电控、直通或交流微机自动控制以及电气式或指令式等灵敏而迅速的操纵系统。这些控制装置可以使汽车制动辅助系统的加速反应更为迅速，进一步大大缩短了车与制动器的距离^[3]。

2.2控制准确

制动复合作用系统采用多种微机组合控制，这是为了确保高速列车正点高速运行精确地制动提供所有必需制造的动力。对各种复合微机制动的工作模式的合理优化设计，使不同制动型式的微控制电机动力可以达到最佳的微机组合制动作用。

2.3舒适度高

高速动车组起到制动减震作用的平均时间和制动减震加速度远大于普通的旅客列车，因此我国采取了许多相应措施应用来努力提高旅客列车乘坐的高速纵向制动舒适度。高速动车组高速制动平均时间减震加速度、最大制动减震加速度和防止纵向冲动的三个指标均明显高于普通的旅客列车^[4]。

2.4可靠性高

采用“故障导向安全”制动机构，以便在汽车制动安全系统内部发生安全故障时，能向安全锁定方向停止动作。当该系统控制制动系统电机发生空气故障时，能自动空气转为防静电空气使制动机起作用。在发生电气部件故障或其他电空机械制动系统故障时，能完全依靠纯正的空气机电制动系统来有效保证不良运行状态下的电空制动运行距离。此外，在高速铁路动车组采用微机自动控制的高速制动信号控制系统过程中它还需要执行有大量的数字信息信号输入、数字数据运算和信号输出控制指令，为有效防止发生故障，在该指令系统的基本设计中也充分考虑了采取相应的系统可靠性保护措施。

2.5维修方便

动车组在总体设计时率先开发了在机车故障时刻下能够自动进行自检的自自动诊断故障功能等，并大大减少了机车磨损和耗件，大大减少了机车维修员的工作量。

2.6制动装置轻量化

制动管理系统部件采用新型模块化结构设计，并不断改进和扩展集成多种制动系统部件，以便于实现小型化和轻量化

^[5]。如今在高速铁路大型动车组中可直接采用空气变换为主动直流电气-液压直流空气主动变换液压制动系统方式，省却副动空气主动进风缸、增压副动主风主气缸和高质量的空气变换制动部件配管。还可以利于实现小型化整车的制动轻量化，可将小型整车的高质量制动比重大幅减轻约2/3。

三.高速动车组制动系统的作用

动车组线路运行快和速度高，会给高铁列车的高速制动适应能力、运行性和平稳性等各个方面新的提出带来一系列新的问题。(由于普通列车高速制动系统能量和列车速度的平方能量成一个正比，时速200km以上的高速动车组的高速制动系统能量大约是普通高速列车的4倍以上。)因此，动车组高速制动系统的主要性能和结构组成，与其他我国目前的高速旅客列车完全不同^[6]。

高速铁路的建设发展不仅提升了高速动车组正常运行的高速度，同时也对高速动车组综合制动保护系统的综合制动保护能力建设提出了更高的技术要求。制动保护系统对于任何高速机车对非常重要，尤其是对运量大、速度高的中国高速铁路，良好的机车制动保护系统设备是能够保证高速列车安全正常运行的重要关键，它不仅能够保证使高速列车在任何一定速度下连续行驶时，通过各种制动保护措施，在很短的运行时间和制动距离内，及时迅速地实现降低制动车速或临时停车。制动操控系统对于现代铁路高速动车具有非常重要的指导意义，铁路动车运营过程中的许多事故都可能是由于动车制动操控系统功能出现重大故障或对制动操控系统进行操作不当所致而引起的。对于高速动车组，由于动车动能与动车速度的平方值形成一个正比例的关系，在动车进行高速制动时它还需要将动车动能迅速转变为其它各种形式的制动能量，这就对高速制动系统的稳定制动功率、操作制动灵敏度、响应速度、控制制动方式等性能提出更高的技术要求，因此，制动系统必须是高速动车组的一个关键组成部分。更高效、更智能的安全制动系统设计是保证动车组安全稳定运行的重要技术保障，对用于动车组安全制动系统的技术改进设计具有重要的研究应用价值。

四.结束语

综上所述，高速动车组制动系统具有安全性高，可靠性好，控制准确，舒适度高，维修方便，制动装置轻量化等特点，对于高速动车的运行起着重要作用，同时高速动车组制动系统的应用也影响着高速动车的发展。

五.参考文献

[1]耿博仑，赵子义，朱海永.高速动车组制动系统防滑控制的相关问题[J].设备管理与维修，2021(Z1):139-140.

[2]孟德浩.浅析我国高速动车组制动系统现状与发展态势研究[J].中国新技术新产品，2019(19):5-8.

[3]徐晟航，赵安善，康金龙，李伟，魏孔鹰.高速动车组制动系统防滑控制探讨[J].科学技术创新，2019(12):171-172.

[4]王皓.高速动车组牵引制动仿真系统中的精准停车算法[J].铁路计算机应用，2018，27(04):4-8.

[5]龚超成.高速动车组制动系统防滑策略分析[J].中国战略新兴产业，2018(16):167.

[6]单亚男，曹永志，耿民，李志国，栾健洋.高速动车组备用制动系统气密性故障诊断方法[J].铁道机车车辆，2018，38(01):34-36.