第5部分-制动系统.doc

CRH2型时速300公里动车组培训资料 第5部分 制动系统制动系统1 制动系统1.1 减速度通常，一般的铁道车辆，主要是一边抑制车轮的旋转，一边使用空气制动器和电气制动器等的粘着制动器来使车辆完全停止、减速。粘着制动是以车轮与轨道之间的粘着力为基础，粘着力以车轮与轨道之间的粘着系数和轴重的积来表示。粘着系数主要受车辆的行驶速度、雨、霜、雪等气候条件及轨道上面和车轮踏面的状态（生锈、粘附的油脂或尘埃所造成的污垢和踏面的粗糙度等）的影响，会发生很大变化。另外，轴重在运行中也会因轨道的状态而不断变动，再加上车辆的加速、减速时而产生的轴重移动产生变化。也就是说，粘着力在运行中会因各种各样的条件而发生很大的变化。特别是高速行驶的车辆，在高速区制动时发生滑行的概率很高，因此必须采用充分考虑了这一情况的制动力控制方法。对于本车辆，为了降低滑行发生概率，使用沿着粘着曲线进行制动力控制“速度粘着模式控制”的方法。“速度粘着模式控制”的制动力控制模式和新干线粘着界限（DRY,WET）之间的关系如图1所示：图1 时速300公里动车组速度粘着模式控制图另外，即使是考虑到粘着系数的变动而将期待粘着系数设定低一些，但由于天气、轨道面状态而使实际的粘着系数异常低下的情况也会出现。在这种情况下制动的话，车轮相对于轨道发生滑行，严重的情况会形成抱死。车轮要是发生抱死(固着)的话，就会因只有车轮的1处和轨道接触进行滑行，该部分发生异常磨损形成平面，不光是造成了制动距离的增大，也涉及到乘坐舒适感的降低，对轨道有坏影响。因此，车轮和轨道开始发生相对滑行时， 要在尽早监测到的同时减弱制动力并再次进行对车轮的粘着，采用防止制动距离延伸的滑行检测、再粘着控制方式。1.2 制动系统概要本车辆的制动装置是采用并用再生制动的电气指令式空气制动装置。6M2T的编组构成中对T车使用全机械制动方式。基础制动方式是M车、T车均采用空压、油压变换的增压气缸和油压盘式制动装置。另外，从降低闸瓦磨损的观点上进行延迟控制。延迟控制为，制动力优先让M车（再生制动）负担、降低T车自车的制动力的方式。本列车将2M1T或单独M车（4或5号车）作为控制单位进行延迟控制。再生制动和空气制动的切换根据电空协调控制，由制动控制器判断所需要的制动力，当再生制动力不足时，用空气制动来进行补足。另外，为了使被机车救援成为可能，T1、T2车上装载了能把救援机车BP管的BP压力指令转换成电气指令的救援转换装置。 1.3 制动功能类别有常用，快速，紧急，辅助以及耐雪制动功能。(1) 常用制动常用制动力分为17N，进行延迟控制。延迟时，将M车产生的多余制动力从T车上减去，作为编组确保必要的制动力。另外，具备随载荷变化调整制动力的功能，无论车辆的质量如何，都可保持一定减速度的控制。(2) 快速制动快速制动具备常用制动（7N制动）1.87倍(0km/h-70km/h)、1.65倍-1.87倍(70km/h-118km/h)、1.65倍(118km/h-300km/h)的制动力，在手动制动操作时及ATP指令动作时。(3) 紧急制动在列车分离、MR压力下降、手柄“拔出位”动作。不具备随载荷变化调整制动力的功能。(4) 辅助制动为在制动控制器不良、制动指令线断线、救援时等使用的目的而设。通过操作驾驶台的设定开关以及各个单元（T车）的配电盘开关来进行工作，制动力保持一定，与速度无关，和常用、快速制动是不同的。还有,因为制动控制器（BCU）还对电动空气压缩机、开闭车门速度等进行控制,即便是在使用辅助制动时，制动控制装置的电源也不能切断。(5) 耐雪制动为了防止降雪时制动盘和闸瓦之间进雪,轻轻压紧闸瓦,以封闭闸片和制动盘之间的间隙为目的而装备的。速度110km/h以下、操作耐雪制动开关并操作司机制动控制器手柄来运行。BC压力设定在6020kPa，通过制动控制器的开关操作可进行设定值的变更。1.4 主要零部件表制动系统主要零部件表见表1。表1 制动系统主要零部件表零部件名称需要数备注T1M1M2M3 M4 M5M6T2电动空气压缩机-1-1-1-除湿装置-1-1-1-S39乙A气压开关1-1590kPa OFFS39乙A气压开关11340kPa OFFS39乙气压开关1340kPa ON 联挂用制动控制装置1-1CF110制动控制装置-1-CF111制动控制装置-1-CF112制动控制装置-1-1-CF113制动控制装置11CF114救援转换装置增压缸44444444辅助空压机装置1ACMF2A辅助空压机装置11ACMF2 2 制动控制装置2.1 零部件组成是将制动控制器、空气制动相关阀门以及储气缸的组合单元，整体悬挂在车辆地板下面的方式搭载。主要构成零部件如表2所示。表2 制动控制装置主要构成零部件零部件名称图纸号需要数备注T1M1M2M3 M4 M5M6T2制动控制器1-1CBCD110制动控制器-111111-CBCD111EPLA 电空变换阀11111111B11 压力调节阀11111111VM14-2H 电磁阀11111111紧急电磁阀FD-1 中继阀11111111B10压力调节阀11111111CTR用SPS-8WP-SD压力开关22222222检测不足用3/8止回阀11111111CTR用3/4止回阀11111111SR用3/4 管座用球形塞门11212121SR,MR用3/4管座用球形塞门（带侧孔）11111111SR用3/8管座用球形塞门（带侧孔）22323232PSW,紧急制动，GOV3/8管座用球形塞门33333333CTR,空气弹簧用3/8球形塞门（带侧孔）77777777检压用3/8快速接头77777777检压用E1L安全阀-1-1-1-MR用UMA过滤器111111116mm 排水用球形塞门33333333200700-20控制风缸11111111CTR609990-100-150总风缸1MR、SR2.2 作用(1) 制动的类别制动控制装置进行下述制动的控制：l 常用制动l 快速制动l 紧急制动l 耐雪制动(2) 常用、快速制动控制制动控制装置上内置的制动控制器，接受光传输以及指令线所发的常用制动或快速制动指令，根据运算速度、空气弹簧压力、再生制动力的各项因素，算出必要的空气制动力后以电流控制方法来输出必要的空气制动力。从制动控制器上的电流输出到EPLA电空变换阀后，被变换成空气压力，然后供给到FD-1中继阀的上面膜板室。在FD-1中继阀放大容量后，将压力空气供给于增压气缸。(3) 紧急制动控制常时加压的紧急制动指令线在无加压时，VM14-2H立即发出动作而把B11调压阀的压力供给于FD-1中继阀下面的膜板室，FD-1在中继阀放大容量后，将压力空气供给到增压气缸。B11调压阀有两级控制区域，分别是速度超过160km/h的高速区域和160km/h以下的低速区域。在高速区域，压力切换指令线加压，装配在B11调压阀的VM32电磁阀动作输出低压；在低速区域压力切换指令线不加压，B11调压阀将输出高压。(4) 耐雪制动控制制动控制器接收到耐雪制动指令后，在判断制动条件和速度条件的基础上，用电流控制方式输出封闭闸片和圆盘之间的空隙所需的空气压力。与常用、快速制动相同的空气控制，将压力空气供给增压气缸。2.3 制动控制器BCU (1) 概要本装置是安装在制动控制装置内，采用微处理器进行数据演算处理方式。本装置将从司机室所发来的制动指令，经过中央处理装置和传输终端，通过光缆接受后，根据各车辆的载荷信号和速度信息运算出所要的制动力，进行电制动及空气制动的控制。另外，与再生制动的协谐控制，采用部分负担T车制动力的延迟充气控制方式。此外，还具有滑行控制功能。对于空气制动的滑行，通过滑行控制阀来控制各轴的动作。对电制动的滑行，由电制动模式进行滑行轴的重新粘着控制。（电制动模式由于采用各CI分别控制方式，所以不是各轴单独控制。）本装置还跟传输终端之间互相进行信息的传输，能实时输出各种控制数据。(2) 规格基本单元为2M1T或单独M车（4或5号车），在此单元内实行延迟控制。制动控制器主要规格如表3和4 所示。表3 制动控制器的规格项目内容形式CBCD110 T车用CBCD111M车用方式由微处理器进行数据演算处理空气压检测方式由半导体压力传感器进行空气压力检测（）输入信号等点数车用车用电源DC100V常用制动器DC24V,逐步加压方式牵引只限M耐雪制动器紧急制动器紧急复位卡紧(固着)表示复位用再生有效非常制动器常励空挡指令试验用轴速度T轴AG37速度发电机ATC轴 AG43速度发电机M轴 速度传感器再生反馈信号DC010V 输入阻抗2k空气制动减算指令AS压力BC压力MR压力辅助制动特性指令（brake patten）注）输出EP阀电流滑行防止阀指令24V （PWM控制）调压器输出注） 注）投入(780kPa) 切断(880kPa)再生制动模式，负载阻抗2空气制动减算指令制动显示输出5km/h信号DC100V、5km/h以上OFF30km/h信号DC100V、30km/h以上OFF监控器传送光传送抱死(固着)、不缓解输入指令A指令B24车种判别空气压缩机控制切换ATC指令输出BCU故障电源 注1） 辅助制动特性指令输入，只限于T1，T2 车。 注2） 调压器输出，只限于M2，M4，M6 车。表4 制动控制器的规格项目规格方法微处理器进行数据演算处理电源电压工作速度范围35km/h演算周期40ms速度输入频率f轴=16127.7V/D（PG传感器：齿数60）V: 速度(km/h)D:车轮径(mm)轴= 5305.2V/D（AG37：齿数60）ATC轴= 6366.2V/D（AG43：齿数72）空气制动滑行滑行再粘着控制。电气制 动减速度检测标准轴减速度的倍以上速度差，滑行率检测速度86.7km/h时、速度差13km/h速度86.7km/h时、滑行率15滑行检测解除上记以下抱死(固着)检测滑行检测后，车轮速度在km/h以下的状态持续秒以上的情况下，向传送终端输出信号。制动控制的基本结构以M5-M6-T2c车为例如图2所示。图2 制动控制方框图(3) 机能及作用l 控制机能框图M车（2M1T中的M车；4号和5号M车BCU相应地没有空减指令输出）BCU控制框图如图3所示；T车（以T1车为例）BCU控制框图如图4所示。图3 M车BCU控制框图注:指的是电气空气同时制动时，在电气制动作用计即将失效或减少时，在制动气缸中充入少许空气压力，以提高反应速度。图4 T车BCU控制框图 本制动系统采用的是以全挡，全速度领域进行T车优先延迟控制。延迟控制是指对于T车所需制动力的一部分或者全部以M车的再生制动力来负担，负担不了的部分由空气制动来补足的控制。在车辆的一个编组内，为了得到作为目标的减速度，当用各车负担制动力的情况下，在利用粘着不超过粘着界限的范围内,若将M车的制动力设定高的话，即可把车的制动力控制在很低，又能获得目标的减速度。根据延迟控制，对于T车所需的制动力由M车的再生制动力来负担的话，既可提高M车的的电力再生率，还会减低T车闸片的磨损。如下图所示，延迟控制是以2M1T(13车;68车) 单元为单位分别进行控制的，2M1T在制动力控制方面实际上是每个M车对T车1/2的制动力进行延迟控制，具体见表5。表5 延迟控制示意图 号车 号车 号车 号车 号车 号车 号车 号车 T1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 T2 （延迟） （延迟） （单独） （单独） （延迟）（延迟）T车优先延迟控制为能将再生制动力设定的较高，从而达到提高电力再生率的控制。M车的再生制动力不足（对于制动控制单元）的话，与其不足量相等的空气制动力要先由T车补足，T车的空气制动力在达到应该靠自车起作用的必要的制动力时，以后的再生不足量用车的空气制动力来补足，在再生制动力全部失效的状态下，M、T均由空气制动起作用。图5表示了M、T车的制动力负担图。图5 M、T车的制动力负担图表6 制动力控制状态再生点再生制动力空气制动力空气制动力车车（）/（）/l 随负荷调整控制不管车重的状态要保持规定的制动性能需要进行空重车载荷控制。将空气弹簧压力(AS压力)用压力传感器实行电、空变换，把它做为空重车载荷信号而进行制动控制。此时，考虑产生故障等时，另外实施空车限制及满车限制控制。空车限幅：空车时在70以下的情况下，判断传感器系统故障实施満车时的100的AS压力。満车限幅：达到満车时的120以上的情况下，判断传感器系统故障实施満车时的100的AS压力。l 空气压缩机控制(调压器机能)为了将MR压力保持在一定的压力范围，对空气压缩机电动机的电源进行控制。ON：780kPa（8kg/cm2），OFF：880kPa（9kg/cm2）为统一使用BCU，并为便于互换，按照BCU装备线的条件进行自动切换。（150X线ON :有压缩机，150X线OFF : 无压缩机）没有搭载压力传感器的车辆，就没有MR传感器，也就无法测量MR压力，不能进行本项控制。MR压力压力传感器，是只限于设置在安装有空气压缩机的M2，M4，M6车。l 耐雪制动控制降雪时，为防止闸瓦和车轮之间堆积雪，导致制动力降低，在110km/h以下的制动状态中不让BC压力下降到60kPa以下。此外，如欲变更指令EP阀电流值（即调节耐雪制动BC压力大小），操作CPU板上的开关来设定即可。l 制动不缓解检测制动指令为缓解时(排气指令)，如果BC压力残存在40kPa以上，就判断制动不缓解（探测时间5秒），通过MN419线输出，同时传输给监视器。l 抱死状态检测如果滑行轴的轴速保持5km/h以下5秒以上时，就判断为抱死，就以每转向架单位分别通过MN151、MN152线向传输终端输出抱死信号，同时传输到监视器。此时，关掉向防滑阀的输出。要复位输出时，输入紧急制动复位指令即可。固定(断线)时，（动力牵引或惰力运转中探侧出速度信号有毛病时）也判断为抱死状态而输出。l 指令A、B从MRC卡片连续发来错误传输，或在传输数据中的“指令有效比特”OFF时，MR卡的指令将视为无效，本项指令为有效。此外，输入和制动档位之间的关系如表7所示。 表7 输入指令与制动挡的关系输入指令认得的制动等级指令指令缓解：l 车种判別、空气压缩机控制切換BCU有T车用和M车用的两种，且M车因为存在压缩机有无的差别及制动减速度的区别，故采用从车体到BCU的布线，来自动设定M车车种分类的方式，为此，能统一M车BCU的种类，能提高组件的互换性。表8上表示空气压缩机的有无及M车BCU的区别。表8空气压缩机的有无及M车BCU的区别项目线号T1M1M2M3M4M5M6T2空气压缩机控制切换(空气压缩机有无)150XONONONM车BCU区别150WONONONONl SKVR指令（踏面清扫控制输出）既用PWM控制进行滑行控制，SKVR指令(脚踏面清扫控制的输出)使用制动控制来进行。在14轴的某一条轴上产生滑行，立即输出SKVR指令。然后成为紧贴状态时始可复位。l SKVRR指令（ATC滑行用：只限T1和T2车）既用PWM控制进行滑行控制，SKVRR指令(ATC轴滑行控制的输出)使用制动控制来进行。ATC轴滑行时（T1、T2 车的2、3轴里任一个），进行SKVRR输出。l 其它传输模拟数据时舍去零数,用压力传感器测验的压力值，传输时抹去20kPa以下(实际上19.6kPa以下)的零数，再生模式反馈信号抹去0.3V以下(实际上0.297V以下)的零数。(4) 操作l 车轮直径设定制动控制器在电空变换阀电流再生模式的速度模式控制、探侧速度等上需要准确的速度值，要设定车轮直径而进行补正。即对照各车第3轴车轮直径实测值，操作车轮直径设定用旋转开关以10毫米的间隔来设定。如切削车轮等车轮直径有变化时，应在设定前重新测量直径。设定结束后应按下CPU复位开关。实车轮径和车轮径设定开关的关系如表9所示。表9 车轮直径设定实车轮径()795以下795804805814815824825834835844845854855以上车轮径设定开关设定例：第3轴的车轮径848mm的情况，车轮径设定开关为8、5。l 除上述以外的情况，设定值为820mm内存数据3 电动空压机装置其他见使用维护说明书。滤尘器是旋风式滤尘器，其结构是滤尘体和罩盖中间内装有滤清件，打开卡扣容易拆卸，以期维修保养的方便。吸进面的消声器也具有低减气流的功能，即低减从吸进口送到阀的气流。在时速200公里动车组运用经验基础上，将吸入式滤尘器结构更改为旋风式滤尘器，滤尘器改造完后的空压机示意图如下：图6 滤尘器改造完后的空压机示意图吸入式滤尘器检查维护方法：图7 滤尘器示意图隔月检查方法：将件号51、53、54浸入在白汽油（120号汽油）或中性清洗剂水溶液中，洗去灰尘晾干。将件号52滤尘器芯体拔出，将其浸渍在白汽油（120号汽油）或中性清洗剂水溶液中，左右晃动滤尘器芯体，使灰尘、杂质脱落。从清洗液中，取出滤尘器芯体，从芯体的内面用气枪进行吹风清扫，芯体晾干后重新将芯体插回件号51桶体内部。注：滤尘器清洗后组装件号53阀口须与图纸方向相同。表10为电动空压机装置的主要检修规定表。表10 电动空压机装置的主要检修规定表部分检查维护事项隔日检查隔月检查重要部分检查全面检查润滑装置油面的确认各安装螺栓确认是否有松驰中间冷却器冷凝水的排放、清扫润滑油劣化的调查吸入式滤尘器清洗及吹风更换2年更换更换滤油器清扫活塞环更换油环更换片阀更换轴承锈及伤痕的有无、异音的有无吸入式消音器消音材更换曲轴轴部的磨耗调查活塞各部的磨耗调查气缸内径的磨耗调查活塞销衬套内径的磨耗调查连接杆衬套内径的磨耗调查齿轮泵衬套内径的磨耗调查油封环更换齿轮泵齿隙、齿轮的磨耗调查联轴节、欧氏联轴节磨耗调查各种弹簧弹力减衰的调查油面计清扫、更换各种密封垫及O型密封圈每次分解时更换片阀止转垫圈每次分解时更换4 辅助制动装置本装置是在制动指令系统不能使用时,或因某种故障引起通常的制动系统不能使用时使用。制动指令是电气指令式的,辅助制动也是根据电压的电气指令式构成辅助制动装置，投入NFB(SBN1)的同时，由先头车制动指令用辅助制动模式发生器(SBT)传输来的该模式电压，按驾驶台司机制动控制器的等级给引线加压。本装置预先调为使得头车用的辅助制动模式发生器(ASBT)，按照引线所受的电压能得按各车辆形式的制动力，且预先安排能发生相当于所需BC压力的EP阀电流。在辅助制动模式发生器备有先头车指令用(SBT)及头车组件用(ASBT)的两种。只限于先头车才动作辅助制动功能。图8显示了基本构成。图8 辅助制动基本构成图5 制动空气、电气连接及动作说明5.1 制动官路连接以及动作说明(1) 风源装置关系、MR配管在M2车、M4车、M6车均搭载空气源装置的电动空气压缩机装置以及干燥装置。对搭载压缩机车辆的制动控制装置特别采用E1L安全阀。压缩机连接的管路，从制动控制装置MR1管路口连接到150L主风缸，经过3/4断气塞门，再经过MR2管路口连接于主风缸管(MR管)。对无搭载压缩机的车辆，其制动控制装置是由MR管路经过MR1管路，而向主风缸(150L)供给空气。因制动控制器具有调压功能，在BCU之中配置MR压力传感器。风缸和MR传感器在制动控制装置内连接。主风缸管(MR管)向全部车辆引出线。除了附带空气管开闭器的T车系以外，各车两端均设有1只断气塞门（侧面带孔者），各车辆间用空气软管连接。在偶数号车辆设有3/8快接联轴节和3/8截断塞门而连接MR管，以便跟外部空气源连接，安排按需供给空气。(2) 制动控制装置内部连接在制动控制装置内部，主风缸存储的空气经过3/4截断塞门、UMA滤尘器、止回阀，连接到100L供气用储气器以及20L控制用风缸。供气用风缸里的空气是为制动用风，连接到FD-1中继阀和常用、快速制动用的EP阀、紧急用的B11调压阀。为截断空气制动（常用、快速和紧急）的SR塞门，为从车辆地板进行操作的方便，管路由供气风缸经SR1管路口连接到地板上的SR塞门，然后回到SR2管路口。地板上的塞门以外，还备有制动控制装置内也设有截断用塞门。此外只限于截断紧急制动用的UB塞门也从SR2管路分歧，经UB1管路口连接到地板上的UB塞门，然后回到UB2管路口，以便能由车辆地板上进行操作。本部与SR塞门同样，除了地板上的塞门以外，在制动控制装置内也设有截断塞门。在客室内，具有手动缓解本辆车制动的功能，也可以通过此使本辆车成为关门车（紧急制动短路开关也要按下）。控制用风缸的空气，是分别连接到直接使用780880kPa压力空气的CTR1管路口，以及在B10调压阀减压到490kPa的CTR2管路口，供踏面清扫装置使用。由空气弹簧连接的管路，经AS1及AS2管路各连接到制动控制器的压力传感器。(3) BC管路BC管路从制动控制装置BC管路口经过车体下面且分歧前后车辆的转向架，再经过3/4断气塞门、8-3/43/4节流、22-3/4空气软管，然后再分歧通到各车轴，最后连接到180-4255增压气缸。在增压气缸进行空气压力滑行控制以及空、油变换，再连接到各盘式制动装置。(4) 其他在T车的驾驶台有搭载751500kPa双针压力计（自带LED显示灯），因此，管路从MR管及先头车转向架BC管连接到压力计。另外，由MR管经过3/8截断塞门(带后面孔者)，连接到MR检压用S39乙A气压开关(MRPS)为止。5.2 制动电气连接和动作说明(1) 常用制动指令常用制动指令通过驾驶台的司机制动控制器对6167线进行加压，经由车辆信息控制装置向各车的制动控制器传输信号。其中6166线只做传输，67线兼用接入引线和传输。是为了在制动7N下，准确地实行ATC制动动作，给67线特意安排的。还考虑发生传输不良，备有指令A、B(M417线、M418线)，以备万一。如果发生传输不良时，按其组合状态判断3、5、7N中的某种等级就发出制动指令。(2) 快速制动指令快速制动指令使用152线。在司机制动控制器设定快速位置，152线就变为无压力状态，立即发出快速制动动作。除此以外，EBR(ATC所发的快速制动指令)，JTR(即MR压力过于降低、列车分离、检测出制动力不够、紧急电磁阀断开、拆下司机制动控制器、列车乘务员操作开关)等时，也使得152线无压状态。 (3) 紧急制动电路从头车到最后尾车设有往复的常时加压的连接线（153线、154线）、异常时在无加压情况下使紧急制动作用的同时也使快速制动作用。紧急制动电路如图9所示。紧急制动的动作条件：l MR压下降时l 列车分离时l 制动不足检测时l 紧急电磁阀off时l 司机制动控制器的手把“拔出位”时(4) 制动不足检测电路（参照图9）是制动器发生故障时的探测电路，在ATC制动和紧急制动以及手动制动，