CRH380B,CR400BF平台动车组被救援模式工作原理对比分析

CRH380B、CR400BF平台动车组被救援模式工作原理对比分析

李 巍

（中车唐山机车车辆有限公司 河北省唐山市 邮编：063035）

摘要：本文主要研究了不同动车组在被救援模式下的制动工作原理，在区别车载蓄电池是否可用的情况下，对比分析救援模式工作的优缺点，从而为后续动车组的救援设计与救援操作提供技术参考和优化建议。

关键词：被救援；蓄电池；自发电；停放制动

0 引言

随着高速铁路的十余年的发展，目前高铁线路上正在运用着多种不同类型的动车组。每种动车组都有一套完整的“救援”设计模式，在动车组突发严重故障且无法“自走行”的情况下，只有通过激活救援模式才可以使其他机车或动车组拖拽救援，并在不衍生二次故障的情况下安全驶离当前区段，避免影响到后续运用秩序。本文以两平台动车组为例，对不同救援模式的制动管理进行分析和比较，并提出了优化的设计观点，可为后续动车组救援模式的设计提供参考。

一、CRH380B平台

1. 被救援模式工作原理

当蓄电池电压不低于105 V时，可以使用拖拽模式，使列车停放制动环路建立。在列车断电后，将“拖拽”开关打开水平位，通过司机右侧操纵台上的“停放缓解”的按钮来缓解停放制动，此时BCU持续激活，仅用于监控停放制动的状态。如在运行中停放制动意外施加，BCU会通过断开停放制动安全环路来使列车触发紧急制动。

运行中要持续监测蓄电池电压，若蓄电池电压降至96V时，申请就近车站停车升弓供电，待蓄电池电压高于105V后，动车组方可继续使用拖拽模式救援。

2. 制动管理与确认

2.1 救援工况下的空气制动管理

列车管（BP）截断塞门Z13和总风管截断塞门Z17处于关闭位。在与救援车组机械联挂后，打开列车管（BP）截断塞门Z13阀，使救援动车组与被救援动车组的列车管贯通。此时需要打开被救援车组的截断塞门Z30，使被救援车组列车管能够给总风管充风，用于本列车的备用制动用风，“拖拽模式”下同时也作为缓解停放制动的用风。

由于单向阀的作用，列车管只能通过Z30给总风管充风，不能反向充风。如救援动车组与本平台动车组总风管贯通，也不会干扰列车管风压。

救援工况下，本平台车组的空气制动的管理是通过列车管的风压变化来实现的。列车管风压范围为0-6bar，救援车组通过调控列车管风压变化来进行制动，当压力开始下降0.5bar时，本平台动车组每个车厢的分配阀将动作，开始输出风压给制动夹钳。随着列车管压力的下降，分配阀输出的制动压力会上升，直到紧急制动压力。反之，随关列车管压力的上升，分配阀输出的制动压力将开始缓解。

2.2救援工况下的停放制动管理

在拖拽模式时，停放制动使能被激活，可以通过车上的按钮来充风缓解停放制动，且在运行过程中，BCU持续监测停放制动的压力。如压力低于4.1bar时，将会断开停放制动安全环路使列车触发紧急制动停车。

非拖拽模式时，停放制动安全环路不起作用，BCU将无法监控停放制动压力，此时需要手动缓解全列车停放制动。

3.车型特点

3.1 列车管压力控制

本平台车组的制动管理需要通过列车管的风压变化来机械控制输出相应的制动压力，从列车管压力降到5.5bar开始施加制动力，随着列车管风压的下降，制动力上升；随着列车管压力的上升，制动力下降，属于“无级调压”模式的备用制动。此种制动方法不需要电气控制，即在蓄电池电压不足、BCU不工作的情况下，也可以保证列车有效的制动性能。

3.2 自发电功能

相对于CR400BF平台车组，本平台车组救援时无自发电功能。

二、CR400BF平台

1. 被救援模式工作原理

当蓄电池电压不低于105 V时，可以使用“被救援”模式，使列车安全环路建立，通过司机右侧操纵台上的“停放缓解”的按钮来缓解停放制动，此时BCU持续激活，用于监控停放制动的状态，如在运行中停放制动意外施加，BCU会通过断开停放制动安全环路来使列车触发紧急制动；并时时接收BP转换装置的列车指令线，来施加对应的制动级。

救援工况下，蓄电池开启，占用连挂端司机室，连挂端方向开关置“前进”位，可以启用自发电功能时；关断蓄电池开关，则不启用自发电功能时，此时通过被“救援开关”打到“被救援位”给安全环路供电。

2. 制动管理与确认

2.1 救援工况下的空气制动管理

确认连挂端列车管截断塞门B52置于“截断”位，总风管截断塞门B33置于“截断”位，BP救援转换装置阀板上的T31、T03塞门置于“接通”位，电气车钩供风截断塞门Z35置于“截断”位(CR400BF-A型动车组无此截断塞门）。在与救援车组机械联挂后，打开动车组列车管截断塞门B52（头车靠近导流罩小盖板处），使救援动车组与被救援动车组的列车管贯通。此时需要打开被救援车组的截断塞门Z30（位于设备舱中部二位侧BP救援转换装置阀板上），使被救援车组列车管能够给总风管充风，用于本列车的空气制动用风，“被救援模式”下同时也作为缓解停放制动的用风。

由于单向阀的作用，列车管只能通过Z30给总风管充风，不能反向充风。如救援动车组与本平台动车组总风管贯通，也不会干扰列车管风压。

被救援动车组的BP救援转换装置读取救援动车组或机车列车管(BP)压力，将其转换为电气指令输出，分为常用制动1、2、3、4、5、6、7级和UB。非拖拽模式下，切除全列空气制动。在车组后续被救援运行中，同时全列车无制动力，需要救援车组提供全部制动力。

2.2救援工况下的停放制动管理

在“被救援”模式时，停放制动使能被激活，可以通过车上的按钮来充风缓解停放制动，且在运行过程中，BCU持续监测停放制动的压力。如压力低于4.1bar时，将会断开停放制动安全环路使列车触发紧急制动停车。

3. 车型特点

3.1 列车管压力控制

救援车组通过列车管减压来施加制动时，本平台车组的救援转换装置通过读取列车管减压量的变化来触发相应的制动级位，通过列车指令线发给全列车的每个BCU，使其施加相应的制动级位，但如果在非自发电模式下，蓄电池电压较低且无升弓供电条件下，需要切除全列所有制动。

3.2 自发电功能

蓄电池开启时，动车组运行速度大于55km/h时，自动启动自发电功能，此时HMI屏设备切除界面显示辅助变流器处于工作状态。动车组运行速度低于35km/h时，自动退出自发电状态。

三 基于CRH380B与CR400BF两种车组被救援模式的对比分析

CRH380B与CR400BF动车组在被救援模式下，均是通过列车管的减压量来控制制动力。CRH380B型动车组有贯穿全列的列车管，每个车厢设置间接制动分配阀模块，即在车组蓄电池亏电情况下间接制动仍有效。此种方式为无级制动，仅通过列车管的减压量来输出对应的制动压力，所以此种制动模式基本不存在失效的情况。由于为风压控制，在整列车列车管充风与缓解时将有少量气压传递延迟，会产生一定的制动冲击，考虑车钩强度，救援车速将被限制到120km/h以下。

CR400BF型动车组无贯穿全列的列车管，仅在两个头车设置，通过车钩管接头连接救援车组列车管。被救援动车组“救援转换装置”时时检测列车管压力，根据减压量的阈值，折算成不同级别制动，再通过列车线输出给每个车厢的BCU进行制动控制，为有级电空制动，级位从1级到7级、UB。当蓄电池异常时，电空制动失效，此时被救援车组将成为无制动力车组，车速将限制在5km/h以下，严重影响救援效率。

四 结语

1 优化方案

综上所述，可以在CR400BF型动车组增加贯通全列的列车管和间接制动分配阀模块，在被救援工况下可以更加保证车组的救援制动性能，同时也可为直接制动增加冗余的间接制动模式，更加保证车组的制动可靠性和安全性，如下图新增列车管（红色线）所示：

2 成本分析

CR400BF型制动方式为列车级管理与制动列车线并存的方式，由贯空全列的EBCU（电子制动控制单元）、MVB和WTB网络、IOM监控及列车线组成，功能拓展较多，数据通讯量大，需要较高级的制动板卡配置即较复杂的控制逻辑，所以不建议在CRH3型动车组增加CR400型的制动控制方式。

在CR400BF动车组上增加贯穿全列的列车管和分配阀来实现间接制动，无需电子部件、网络配置或IOM监控，设计更改难度及成本均较低，所以未来可以研究在中国高铁的主力车型CR400BF增加间接制动方式以使直接制动增加冗余、救援模式可靠。

参考文献：

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[2] 庞玉林，陈伟，曹宏发等.和谐号动车组制动系统与其他系统的接口关系[J].北京:铁道机车车辆出版社,2011:77-79

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[4] 胡准庆.动车组制动系统[M].北京:交通大学出版社, 2012

[5] 李芾，安琪，王华.动车组概论.成都：西南交大出版社，2008.

作者简介：李巍，男，工学学士学位，高级工程师