浅谈我国铁路机车制动机发展和现状

浅谈我国铁路机车制动机发展和现状

张志坚

中国铁路广州局集团有限公司长沙供电段湖南长沙410000

摘 要本文以时间为轴线对铁路机车制动机进行梳理，对制动系统和铁路机车制动机的发展和现状做了简要的介绍。重点介绍现役机车使用的JZ-7空气制动机、DK-1电空制动机和CCBⅡ微机控制制动机的结构和特点，通过对三种制动机的异同点进行比较分析，对未来铁路机车制动机的发展方向进行大胆展望。

关键词 JZ-7制动机DK-1制动机CCBⅡ制动机铁路机车

1、引言

制动过程必须具备两个基本条件：1、实现能量转换；2、控制能量转换。按照能量转换方式不同，制动的方式可分为热逸散和将动能转换为有用能两种，而热逸散制动方式又可分为摩擦制动和动力制动两种。本文所介绍的机车制动机即为控制摩擦制动力大小的装置，按控制方式可分为空气制动、电空制动和微机控制制动三种。

2、我国机车制动机发展过程

建国初期，我国铁路机车以蒸汽机车为主，制动机为ET-6空气制动机，此型制动机采用滑阀、回转阀、活塞涨圈结构，不能满足长大列车牵引需求，随着蒸汽机车的退役，此型制动机也逐渐淘汰，但其改型H-6制动机还在铁路轨道作业车上运用。现阶段我国机车制动机主要有三种型号：以东风系列为代表的内燃机车主要使用的是JZ-7空气制动机，韶山系列电力机车主要使用的是DK-1型电空制动机，和谐号电力机车主要使用的是 CCBⅡ微机控制制动机。

3、JZ-7制动机

JZ-7制动机是在20世纪70年代初期，我国自行设计制造的空气制动机。它适用于双端操作的内燃机车，也可用在单端操作的其他机车上。

3.1 JZ-7制动机基本组成如下：

（1）风源：空气压缩机、空气干燥器、总风缸等。

（2）自动制动阀：过充、运转、最小--最大、过量、取把、紧急七个位置。

（3）中继阀：控制列车管的充风与排风。

（4）单独制动阀：单缓、运转、制动三个位置。

（5）分配阀：由主阀部、副阀部、紧急部和中间体组成。

（6）作用阀：根据作用管的压力变化来控制制动缸的充风或排风。

（7）控制风缸：均衡、过充、工作、作用、紧急、降压风缸。

3.2 JZ-7制动机各阀件控制关系：

↗车辆制动机

（1）自动制动阀→均衡风缸→中继阀→列车管压力变化→机车分配阀→作用阀→制动缸

（2）单独制动阀→作用阀→制动缸

3.3 与ET-6比较，JZ-7制动机的优点：

（1）能自动保压：减压后无需将手柄移至保持为，只需将手柄停置在需要减压的位置上，即可自动保压，操作简单。

（2）自动制动阀从最小减压为到最大减压位为一制动区，随着手柄在制动区从左到右移动，制动力逐渐增大，直到过量减压位、紧急制动位，制动力愈来愈大。

（3）结构方面采用了橡胶模板柱塞阀、O型橡胶圈密封，取消了回转阀、滑阀和鞲鞴胀圈等研磨体，延长了寿命，维修方便。

（4）设有中继阀，制动管的充风与排风由中继阀来执行，满足长大列车牵引需求。

（5）制动缸泄露时能自动补充，具有良好的制动不衰性。

（6）设有过充位，缩短了列车管和副风缸的充风时间。

（7）设有过量减压位，在长大下坡道运行后部车辆充风不足时也可保证可靠制动。

（8）大小闸均采用了凸轮结构的控制方法，操纵轻便，不受温度影响。

4、DK-1型电空制动机

电空制动机是指以电信号作为控制指令，压力空气作为动力源的制动机。DK-1型电空制动机广泛应用于国产SS系统电力机车上，其工作过程为自动空气制动机的基本作用原理，即“制动管充风→制动机缓解，制动管排风→制动机制动”。

4.1 DK-1制动机基本组成如下：

（1）电空制动控制器：操作部件，用来控制全列车的制动与缓解。

（2）空气制动阀：操作部件，电空位操作时，用来单独控制机车制动与缓解，与列车的制动缓解无关。通过其上的电-

4.2 DK-1制动机控制关系：

（1）电空位

↗车辆制动机

a.电空制动控制器→电空阀→均衡风缸→中继阀→制动管→机车分配阀→机车制动缸

b.空气制动阀→作用管→机车分配阀→机车制动缸

c.空气制动阀（下压手柄）→作用管→机车分配阀→机车制动缸

（2）空气位

↗车辆制动机

a.空气制动阀→均衡风缸→中继阀→制动管→机车分配阀→机车制动缸

b.空气制动阀（下压手柄）→作用管→机车分配阀→机车制动缸

（3）重联机车

本务机车制动缸→本务机车重联阀→平均管→重联机车重联阀→重联机车作用管→重联机车分配阀→重联机车制动缸

4.3 较JZ-7空气制动机，DK-1制动机特点：

（1）DK-1型电空制动机性能稳定、工作可靠。

（2）电信号控制可以方便的与列车安全运行监控记录装置的自动停车功能及机车动力制动系统等配合，为列车的自动控制创造了条件。

（3）设有电-空转换功能，电空制动故障时能实现电空控制与空气控制的转换。

（4）分配阀设有紧急增压部，紧急制动灵敏可靠。

5、CCBⅡ微机控制制动机

CCBⅡ微机控制制动机是我国引进的目前国际上较先进的制动系统。该制动系统是第二代微机控制制动系统，为在干线客运和货运机车使用而设计。CCBⅡ制动机是基于微处理器网络控制的电空控制系统，除了紧急制动作用的开始，所有逻辑是微机控制的。

5.1 CCBⅡ制动机基本组成：

（1）LCDM制动显示屏：是CCBⅡ制动机主要显示和操作装置，由10.4寸液晶显示器、下方8个功能键和左侧3个亮度调节键组成。

（2）EPCU电空控制单元：机车制动设备间的电空控制单元，可以进行自检并通过网络通讯，包括列车管控制部分（BPCP）、均衡风缸控制部分（ERCP）、控制部分（13CP）、控制部分（16CP）、控制部分（20CP）。

（3）X-IPM集成处理器模块：CCBⅡ制动机的逻辑控制核心，通过网络与EPCU、EBV通讯,通过电缆线和LCDM通讯，执行所有到列车微机接口，提供数字输出，驱动机车继电器。

（4）EBV电子制动阀：是CCBⅡ制动机的人机接口。操作者通过电子制动阀直接给电空控制单元（EPCU）发送指令，并通知微处理器进行逻辑控制。

（5）RIM继电器接口模块：安装在制动柜内，为提供IPM与相应功能执行提供继电器接口。

（6）电源模块PJB：向EPCU和其它可能扩展的装置提供110v直流电源，向X-IPM提供66v直流电源。

5.2 CCBⅡ制动机控制关系：

（1）主要部件控制关系

（2）控制列车气路关系

↗车辆制动机

自动制动阀→ERCP→BPCP→制动管压力→16CP→BCCP→机车制动缸

（3）控制机车气路关系

↗车辆制动机→平均管压力→重联机车制动缸

单独制动阀→20CP→BCCP→机车制动缸

5.3 与电空制动比较，CCBⅡ制动机特点

（1）基于网络控制，模块化单元设计，并设有冗余备份，系统稳定性好。

（2）良好的人机交互界面，各功能转换清晰直观，减轻操作难度。

（3）网络接入机车控制系统，实现机车再生制动与空气制动的自动优化选择，为机车自动恒速运行提供制动基础。

6、结束语

通过对我国机车制动机发展和现役机车制动机特点的比较分析，笔者发现制动机的发展是由单纯的空气制动到电空制动再到基于网络的微机控制制动，制动机的作用也由单纯的控制空气制动系统转变为各制动系统的联合控制。随着5G技术、云计算、大数据、人工智能等技术的发展、运用和成熟，未来机车制动机将向更加智能化的方向发展，为实现无人驾驶机车提供制动保障。

作者简介：姓名：张志坚，性别：男，职称：高级技师，从事专业：作业车司机