关于动车制动系统的研究与讨论

关于动车制动系统的研究与讨论

蔺磊,崔鹏,吕玲

中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东省  青岛市  266111

摘要：动车是目前我国铁路客运的主要方式，列车运行安全关系着旅客的安全，因此保障动车组的安全非常重要。列车制动系统是基础、核心，要想保证动车的安全运行，就要做好动车制动系统的安全性能的检测，确保制动系统的高性能和安全性。如果列车制动系统在行驶的过程中发生故障，需要及时进行处理，如果因为故障处理不当而引发事故，其后果难以估量的。动车组制动系统的故障往往和动车的行驶速度以及行驶方向存在着很大联系，所以有关部门应加强对动车制动系统的检测和维修工作，尽可能地保证其在行驶时的安全，下文就是关于国内动车组制动系统出现故障对于列车行驶安全影响的相关分析。

关键词：动车组；行车安全；制动系统故障

1.动车组制动系统的构成和工作方式

1.1动车组制动系统构成及其特点

我国目前运营的动车组有CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH380等，构成CRH系列，广泛用于200km/h以上既有线提速区段和新建客运专线旅客运输［1-3］。CRH系列动车组都采用电气指令微机控制的电空复合制动，即空气制动与动力制动复合形成列车的制动力。动力制动是一种电制动，在动车组上大都以再生制动的方式存在。动力(再生)制动是常用制动优先使用的一种制动方式，列车制动时，优先使用再生制动，当其制动力不足时，由空气制动来补充。当列车减慢到很低的速度时，动力制动能力减弱，甚至减到零。为了在低速阶段仍能得到制动力，随着速度的减少，逐步加入空气制动，最后全部取代动力制动。另外，CRH系列动车组采用动力分散方式，其制动系统也采用分散方式，分布在各个车辆上的制动子系统设备通过协同工作，使列车具有足够的制动力，保护列车运行安全。CRH2型动车组制动系统主要由制动控制系统、基础制动装置及空气供给系统三大部分组成。

（1）制动控制系统

制动控制系统主要包括制动信号发生装置、制动信号传输装置和制动控制装置。制动信号发生装置包括司机制动控制器和制动指令转换装置。司机制动控制器位于1、8号(16号)车驾驶室操纵控制台上。另外各驾驶室内安装1台制动指令转换装置，在动车组救援时，将连挂机车的列车管空气压力变化信号转换成电信号，实施列车制动。制动信号传输装置主要用于接收、传输制动指令及制动状态信息。制动控制装置主要用于接收制动指令、实施制动力控制、防滑控制、故障诊断及信息传输等。其内部集成了制动控制器(BCU)、空气阀类组件、风缸等设备。制动控制装置接收列车网络以及指令线所发的常用制动或快速制动指令，根据车辆速度、空气弹簧压力等各项因素，算出必要的空气制动力，输出到电空转换阀进行电空转换，然后供给中继阀，经中继阀放大流量后，压力空气通过防滑阀到达制动缸。制动控制装置可以实时将监测到的制动信息(如总风压力、制动缸压力、空气弹簧压力等)通过列车网络传输至车辆信息显示器上。若车轮抱死、传感器传输异常等故障发生时，故障信息会立即通过列车网络传输至车辆信息显示器上，报警并弹出故障信息。

（2）基础制动系统

CRH2型动车组的基础制动装置采用气压－油压转换的液压夹钳式盘型制动装置，列车制动管的压缩空气需要经过增压缸的转换，之后向制动夹钳的油缸输出高压油液，推动夹钳活塞上的闸片夹紧制动盘形成制动力。

（3）空气供给系统

动车组空气供给系统主要由主空气压缩机、辅助压缩机、储风缸、主风缸管路、空气干燥剂、空气过滤器及其相关的辅助设备等组成。8辆编组的CRH2型动车组的风源系统有2套:一套是3台主空气压缩机组成的主风源，分别位于3、5、7号车，主要为空气制动系统供风，同时为气动辅助设备(包括风笛、空气簧、门控、集便器等)提供风源;另一套为3台辅助空气压缩机，分别位于2、4、6号车，主要为受电弓升降弓装置、真空断路器提供风源。CRH2型动车组的风缸采用冗余设计，即使其中一半的压缩机不能工作，供风系统也能满足各用风装置的正常用风要求，整个制动系统仍能正常工作。CRH2型动车组的供风系统由列车主控计算机监控，正常情况下，系统自动工作，压缩机为管路与储风缸加压，通过压力传感器，监测气压达到设定值时，风缸停止工作。在列车运行过程中，如果压力下降到某一值，主压缩机开始启动;如果压力继续下降第二压缩机启动;如果进一步下降，第三压缩机启动，当气压低于警戒值时，自动实施紧急制动，保障行车安全。

1.2动车组的制动模式

现阶段我国动车的发展水平是领先于世界的，无论是人们熟知的CRH系列的动车，还是其他类型的列车，都被广泛应用于日常的运输活动中，更加值得一提的是，我国CRH系列列车是电力和空气的复合制动方式，且此装置采用的控制方式是比较先进的微机控制。动车组制动系统的形式，主要是常用制动系统和紧急制动系统两种形式。此外，还有一些具有特殊功能的动车，自身也有较为独特的制动功能。例如像CRH2型号的动车，较其他动车相比，还具有快速制动功能和辅助制动功能，这些功能的添加为列车内的人员提供了更安全的保障。普通的动车，对直通系统的要求较低，只要具备必要的调速和停车功能即可。当下我国使用的制动形式为紧急制动和辅助制动，同时这种制动形式也能提高列车行驶的安全系数。所谓紧急制动，就是在突发某种紧急事件后用于最大程度减速的一项制动功能，辅助制动则是在其他制动系统发生故障后，采取的一种低速运行形式。

 2.动车组制动系统的故障对于行车安全的影响分析

2.1动车组制动系统故障对行车安全影响的初步分析

据我国相关的实际调查结果分析，列车在运行种可能会遇到四种制动系统发生故障的情况。第一种则是制动系统发生故障并被检测出来后，系统自动采用其他的制动方式，列车可以继续行驶，这样的情况的出现原因是备用的动力系统取代了原来的制动系统。第二种情况是在正常行驶的情况下，列车提前检测到制动系统的故障，并根据故障采取了紧急制动措施，但并不能保证列车可以正常行驶。第三种情况是最为常见的，制动系统对列车进行故障检测，检测到故障后自行采取的“关门车”措施，列车司机可以根据现场的实际情况和“关门车”的次数对速度做一定调整，这种情况也能保证列车的正常行驶。最后一种情况是不太常见的，此类故障的发生原因是因为动车的制动能力较低，并不能对故障进行检测，这种情况发生后，只能由司机进行故障判别，而后根据实际情况采取补救措施。

2.2故障场景中的安全性定量分析

现阶段我国的动车设计正常行驶速度为200km/h，但在实际行驶中会受到诸多因素的影响，列车行驶的速度会受到一定的限制。虽然对列车到达站点的时间有规定，但每趟列车在轨行驶的情况有所不同，会影响出发时间和路上行驶时间，所以为避免发生碰撞事件，列车的正常行驶速度一般控制在120～160km/h。对于不同的列车行驶的实际情况，列车发生故障的原因也不尽相同，直行行驶、弯道行驶等因素对于列车行驶故障产生的影响也不同。根据列车行驶速度以及行驶安全的影响因素，加强对动车组制动系统的管理和功能的完善，才能在列车行驶的过程中及时发现问题，并采取相应的急救措施，这对于动车行驶安全具有十分重要的意义。

3. 结语

综上所述，在科学技术高速发展的环境中，我国的运输行业较之前有了很大的改善。随着科技的革新和发展，高速动车也逐渐在全国范围内得到较为广泛的使用。本文通过分析可知，制动系统中的故障与动车组的安全性能存在高度联系。虽然我国对于动车组制动系统的故障有较为完善的急救措施，但在实际的行驶过程中仍需做好检测和防护工作，以此保证列车行驶的安全。

参考文献：

[1]张师旗.新型动车组制动系统故障分析[D].兰州交通大学,2021.

[2][2]王磊.动车组制动控制系统故障维修对策[J].南方农机,2020,51(12):194.