CRH2型200kmh动车组制动系统的研究.doc

任务书题目 目的及意义任务 摘要不少于400字目录第一章序言该题目在国内国外的现状及问题 本文研究的主要内容第二章.研究的理论基础及原理第三章主要内容重要问题的论述难点问题的分析结论参考文献西南交通大学牵引电机课程设计任务书2017-2018学年度 第1学期专业电气工程及其自动化（电力机车）班级2014级 电车2班课程名称牵引电机课程设计课程类别必修设计时间从2017年9月6日 至课程设计题目CRH2型200km/h动车组制动系统的研究课程设计目的与要求 目的：通过课程设计，使学生了解课程设计、论文等写作方法，使学生深入了解学习牵引电机这门课程，对题目所含内容有所了解并提出自己的观点，培养学生自主阅读参考文献的能力和解决实际问题的能力。 要求：1、 学生可以任选一个题目，同一题目不得超过2人。2、 编写写作大纲，写作思路，编写目录3、 论文内容正确，条理清楚，逻辑性强4、 格式规范，绘图清晰5、 字数不少于8000字6、 第五周中期检查，时间过半任务过半，第八周交终稿。教师评语最终得分 课程名称：牵引电机课程设计（中期稿）设计题目：CRH2型200km/h动车组制动系统的研究院 系： 电气工程系 专 业： 电力机车 学 号： XX 姓 名： XX 指导教师： XX 西南交通大学峨眉校区 2017年10月 11日 摘 要CRH2型动车组，全称为 “和谐号CRH2型电动车组”。是中华人民共和国铁道部为中国铁路第六次大提速，向日本的川崎重工和中国南车集团四方机车车辆股份有限公司订购的高速电动车组。CRH2型动车组技术引进自日本川崎重工的新干线列车车型，以日本川崎重工的E2系1000型为机车，动力配置从E2-1000的6M2T变为4M2T。中国南车四方机车车辆股份有限公司引进技术负责国内生产，并以引进国外技术并吸收的方式实现逐步国产化。制动是列车安全运行的保障，制动技术是列车技术的重要组成部分。动车组的制动方式，案产生制动力的方法，可以分为摩擦制动、动力制动和电磁制动，按制动力的操纵方式，可以分为空气制动、电空制动和电制动。CRH2型动车组采用了空气制动和再生制动联合制动的方式，以其良好的制动性能从而保证了列车的安全运行。本文介绍了CRH2型动车组制动系统的组成、原理，重点分析了动车组制动系统的特点、紧急制动指令电气电路，防滑控制的原理、滑行检测的方式、方法，辅助制动的控制等内容。关键词：CRH2型动车组；200km/h动车组；制动系统；防滑控制；制动技术第一章 序言(中外问题，本文主要研究内容)2007年，CRH:型动车组正式投入运营，为我国的铁路提速做出了极大的贡献。CRH2型动车组是由南车四方机车车辆股份有限公司生产的高速列车，其全称为China. Railway High-speed 2(中国铁路高速动车组)。1.1国外高速动车组简介国外的对动车组的研究进行得比较早，许多国家都具有成熟的动车组技术，而最具有代表性的是日本、法国和德国。1.1.1日本高速动车组世界第一条高速铁路是1964年10月开通的日本东海道新干线，最高速度可达210km/h。以后的四十多年里日本的高速列车技术也是不断发展，现在己经有了非常成熟的高速列车设计制造体系。日本新干线最早推出的高速列车是0系电动车组，该系列车也是新干线通车以来的主力车型。0系动车组同以前的列车相比有如下特点:采用交直传动方式;车头被设计成流线型以减小高速运行的阻力;车身采用密封结构，以避免列车运行时空气压力对旅客产生不利的影响;编组共16辆车，全为动车以满足列车运行的动力要求;制动采用电阻制动和空气制动的联合制动。以后日本又先后推出了100系、200系、300系、400系、500系、700系、E1系、E2系、E3系、E4系高速电动车组。日本高速动车组均采用分散动力方式。如1997年12月投入运行的东北新干线E4系的列车，采用8辆编组，4M4T，每2节组成一个电气单元，并且可以两节联挂运行最高运行速度为240km/h。列车采用VVVF逆变控制方式，采用三相交流电机，车体采用铝合金挤压型材料以实现轻量化。这些特点同我国的CRH2型动车组都非常相似，不同的是E4系的为双层列车，而我国的CRH2型动车组为单层列车。1.1.2法国高速动车组法国自1967年就开始研究高速列车，1973年开始制造高速电动车组，1981年9月法国第一列高速电动车组正式投入商业运营。按照发展历程，法国高速动车组可分为四代:第一代为东南线高速动车组TGV-PSE型;第二代为大西洋线高速动车组TGV-A型以及派生的路网高速动车组TGV-R，第三代为双层高速动车组TGV-2N型，第四代为动力分散式高速动车组AGV型。法国高速动车组同日本不同，除AGV型列车之外其他均为动力集中型，即动力在两端的车头，车身上无动力装置。从第二代动车组开始，法国就开始向其他国家出口高速列车，法国是最早出口高速列车的国家。而第四代列车AGV由于受到欧洲标准17t轴重限制和日本新二线高速列车成功经验的影响，开始使用动力分散式技术近年来法国也在不断研制新一代的列车，2007年4月，法国的新型试验高速列车V150创下了574.8km/h的最高运行纪录。使法国的高速列车技术更具有竞争力。1.1.3德国高速动车组德国于1970年便开始了高速动车组的前期研究工作，但是由于政策的失误，直到1985年才试制成功了ICE/V弄高速电动车组，同年，试验速度达317km/h。1985年该型列车又创造了406.9km/h的当时世界最高速度记录。在此基础上，德国又于1986年开始研制ICE1型动车组，并于1990年7月试制完成，于1991年6月正式投入运营，时速达280km/h。1996年，第二代高速动车组ICE2型动车组投入运营，其技术参数与ICE1完全相同，但长度为ICE1的一半。1995年德国开始修建德国科隆一法兰克福高速铁路，线路要求最高运行速度达到300 km/h，该线路最大坡度达到40 %。原有的ICE1, ICE2型列车己经满足不了运行需要。为此，德国铁路于1994年订购了ICE3型动力分散电动车组。并于1997年投入运行，其中用于国际联运，并且适应欧洲4种不同牵引供电系统的ICE3型动车组也称为ICEM型动车组。此外，为了适应多弯道既有线的需要，1997年德国铁路又订购了具有摆式车体的ICE列车，这种ICE摆式电动车组又称为ICET或者ICT，最高运营速度为230km/h。 1999年后德国为又开始研究新一代的高速动车组ICE21，该型动车组研制成功后将具有350km/h的最高运营速度，能够在欧洲各城市间运营。1.1.4国内的高速动车组1995年以前，我国的客运最高运行速度为105km/h，货运最高速度为75km/h。随着我国经济水平的提高，人们对铁路运输的需求也在急剧增加，原先的速度已经满足不了人们的需求。1995年以后我国经过了几次铁路大提速，使客运速度提高到了140160km/h，货运速度相应也提高到了8090km/h。即使如此，我国的铁路运输速度仍不能满足广大人民的需求。同时期国外高速铁路速度为200300km/h为我国的2倍。因此，我国的高速铁路的建设和发展已经势在必行。2007年4月18日，我国铁路进行了第六次大提速，这次大提速涉及京哈、京沪、京广、陇海、沪昆、胶济、广深、京九、兰新等18条线路，在我国铁路发展史上具有里程碑的意义。这次提速不但提高了铁路运输的质量和速度，使我国的铁路既有线提速跻身于世界的前列。在这次提速中，我国首次推出了CRH系列的高速动车组一一CRH1 , CRH2和CRH5。这些动车组的运营速度达到250km/h。随后，最高运营速度达300km/h的CRH3型动车组也投入了运营。这些动车组是我国引进国外的先进技术，并消化吸收，由我国的机车制动企业生产制造的，对我国的铁路行业的发展有极大的促进作用。相应的货运速度也提高到120km/h。1.2 CRH 2制动系统的组成及特点高速列车一般采用空气制动联合再生制动方式进行制动调速或停车，这两种方式均为粘着制动，受轮轨间粘着系数的影响，而轮轨粘着系数主要受动车组行驶速度、雨、霜、雪等气候条件及轨面和车轮踏面的状态（生锈、粘附油脂或踏面粗糙度等）的影响会发生较大变化。 为了使运行中的动车组能够快速的于减速，并且防止动车组在下坡道路上增速或者超速，在正常的运行情况下，CRH2动车组通常使用制动、快速制动操作而停放制动则是通过利用铁靴的方法来避免停放的动车组因遇到重风或是风为的强烈作用1 1.2.1 CRH2动系统的组成 CRH2型动车组制动系统由基础制动系统、空气供给系统和制动控制系统这三部分组成制动控制系统包括了制动信号发生装置、制动控制装置、信号传输装置制动信号发生装置指的是司机制动控制器，安装在01、00车司机室的操纵控制平台上面，这样使得司机能够很好的对其进行操纵制动信号传输装置通过列车信息控制系统来传递信息，及时作出反馈，它包括传输与采集制动命令、车辆终端的装置和中央装置、根据这些系统装置就能够接收制动状态指令，以便于进行必要的操作2制动控制装置以整体集成的形式将吊装在每一辆车的地板下面，并且接收制动命令，并对制动为加以控制它的内部集成了电空转换阀、中继阀、紧急阀和调压阀等风动阀，而且还集成了电子控制单元和空气制动阀上所需要的各种风缸和阀门。制动供给基础制动装置由油压盘式制动装置和带防滑阀的增压气缸组成。1.2.2制动系统的特点 总的来说，电气指令微机控制直通式电空制动系统在运行的过程中，是通过采用电信号的方式来传递缓解指令和制动指令的，而司机则是采用中继阀对各车辆的制动缸的空气压为和电气指令经微机控制的电空转换阀(EP 阀)进行直接控制，它具备控制方便快捷、统一性强、反应快等优势。CRH2型动车组制动系统具有如下主要特点:( 1) CRH2型动车组制动系统的防滑保护控制;(2) 为了能够大大减少拖车空气制动为的使用数量，充分利用动车组系统控制的再生制动为，仅仅只需要在再生制动为不足的情况下，才由空气制动为来补充;(3)该种动车制动系统适合应用于粘着变化规律的速度也就是粘着控制形式;(4)动车组制动系统通过观察载荷的变化情况，从而自动的调整制动力；(5)能够及时收到车载接口ATP/LKJ2000的指令，即可安全的对其实行制动指令;(6)当出现安全事故时，控制电路将会迅速分离，及时采取制动措施;(7)具有对相关信息进行储存和对所发生的事故进行故障诊断的功能。第二章 研究的理论基础及原理2.1制动系统原理CRH2型动车组的制动力由动车制动控制单元（BCU，Brake Control Unit）计算、分配，优先使用牵引变流器（CI，Converter and Inverter）的再生制动，如再生制动力还不够就用空气制动来补充且优先控制拖车的空气制动。3 制动系统有空气制动系统和再生制动系统两种。其中再生制动系统即牵引传动系统的另一个工作模式。空气制动系统由制动控制系统、基础制动系统及空气供给系统三大部分组成。制动控制系统由司机室操纵，司机室发出电气指令经列的信息系统传送到每辆车的制动控制装置，由BCU(制动控制单元)进行计算，按速度进行减速度的控制，送出与速度相应的压力到制动盘上，进行制动。基础制动装置主要是指列车的盘式制动装置等。空气供给系统由空气压缩机、空气干燥装置、总风缸、制动风缸、控制风缸及贯穿全列车的总风管组成的。CRH2型动车组制动控制系统的制动指令有2种:第一种是在正常运行情况下，通常用的制动指令;第二种是由LKJ2000或者是自动列车防护系统发出的制动指令，经过确认无误后，在通过通信接口传递给制动系统的信息。BCU的功能是在接收制动指令之后，对各种各样的制动方式进行制动为的协调、分配作用通过采用电气指令，从而提高微机控制的准确度和可靠性，这些优点使得它深受欢迎。BCU可以借助于其它系统的帮助来完成气体的运输，通过压为的大小，就可以准确判断出制动为的大小问题根据动车组动能的传递方法，我们便可以判断出其应用的是盘形制动方法吸收还是应用转移动车组的动能根据动车组所采用的制动源动为的标准，可知制动系统利用的是属于空气制动范畴的盘形制进行操作。2.2 制动功能CRH2型动车组制动系统具有常用制动、快速制动、紧急制动、辅助制动及耐雪制动等功能。2.2.1常用制动常用制动级位设1 7级(标记为1N7N，以1M1T为单元对动车再生制动力和空气制动力(包括动车和拖车)进行协调控制。拖车空气制动延迟投入。CRH2型动车组制动系统采用数字指令式，由6167号线共7根制动指令线组成，共可形成7级常用制动。制动系统会自动进行延迟充气控制。延迟时，将M车上产生的再生制动力多余的部分转移到T车上去，达到编组列车上所需要的总制动力。常用制动还具有空重车载荷调整功能，按载重来调节制动力，使动车组能够保持一定的减速度。2.2.2快速制动快速制动采用与常用制动相同的复合制动模式，但具有最大常用制动(7级)1. 5倍的制动力。操作司控器的制动手柄，或当未能减速到在闭塞区间设定的速度而使ATP或LKJ2000响应，均可发出快速制动指令。2.2.3紧急制动按安全电路失电而启动的制动模式进行设置，下列任何一种情况均可导致全电路失电而引起紧急制动指令的产生: 总风压力下降到规定值以下; 列车分离; 检测到制动力不足; 操作紧急制动按钮，使紧急电磁阀失电; 换端操纵，手柄置于(钥匙)拔取位。以上的紧急制动使各车按不同速度范围产生纯空气制动作用:在列车速度处于160200 km/h范围内实施相对较低的减速度;在160 km/h以下速度范围内实施相对较高的减速度，但紧急制动不具有空重车载荷调整功能。2.2.4辅助制动在制动装置异常、制动指令线路断线及传输异常时可启用电气指令式的辅助制动，能产生相当于3级、5级、7级常用