王和平CRH2型动车组制动系统分析

动车组制动系统 学号 EMU2015020 姓名 王和平 CRH2 型动车组制动系统分析 一 制动系统的基本概念一 制动系统的基本概念 人为地制止列车运动 包括使其减速 阻止其运动或加速 均可称为制动 反之 对已施行制动的列车 解除或减弱其制动作用 均称为缓解 为了使列 车能施行制动和缓解而安装在列车上的一整套设备 总称为制动装置 我国铁 路广泛使用的空气制动装置从结构上可分为制动机和基础制动装置两个组成部 分 制动机是产生制动原动力并进行操纵和控制的部分 如盘形制动装置中的 制动缸 分配阀等 基础制动装置是传送制动原动力并产生制动力的部分 如 盘形制动装置中的制动夹钳 对于动车组来说 制动的重要性早已不仅仅是安 全问题了 它已成为限制列车速度进一步提高的重要因素 要做到列车的高速 除了要有很大的牵引力功率之外 还必须有足够强大的制动能力 二 动车组制动系统的分类标准二 动车组制动系统的分类标准 动车组制动系统的分类有多种分类标准 下面主要介绍如下两种 1 按制动力的操纵控制方式 动车组所采用的制动方式可分为空气制动 电空制动和电制动三类 2 动车组制动作用按用途可分为如下四大类 常用制动 非常制动 紧急 制动 辅助制动 三 三 CRH2CRH2 动车组制动系统动车组制动系统 1 动车组制动系统的组成 动车组运行速度高 给列车的制动能力 运行平稳性等方面提出一系列挑 战 因此 高速动车组必须装备高效率和高安全性的制动系统 为列车正常运 行提供调速和停车制动的手段 并在意外故障或其它必要情况下具有尽可能短 的制动距离 此外 高速运行的动车组对制动系统的可靠性和制动时的舒适度 也提出了更高的要求 所以 动车组制动系统的性能和组成与普通列车完全不 同 他是一个能提供强大制动力并能更好利用黏着的复合制动系统 包括多个 字系统 主要由电制动系统 空气制动系统 防滑装置和制动控制系统等组成 制动时采用电制动与空气制动联合制动的方式 且以电制动为主 1 电制动系统 电制动是把电动机转成发电机使用 把车辆的动能转成电能 电阻制动通 常只会把产生的电 经过电阻转成无用的热放走 而再生制动则会把电力储起 来或透过电网送走 再生循环使用 图 1 电阻制动 图 2 再生制动 2 空气制动 图 3 空气制动 3 防滑装置 图 4 防滑原理图 4 制动控制系统 制动控制系统是制动系统中 在司机或自动控制装置的控制下 产生 传 递制动信号 并对各种制动方式进行制动力计算 分配的部分 其控制原理图 如下 图 5 制动控制原理图 2 CRH2 型动车组各制动种类及特性 CRH2 型动车组制动模式针对性强 趋于智能化 其制动系统具有多种 制动控制方式 可以满足不同运行条件下对列车制动的需求 行车中 动车组 制动控制装置能接受列车信息网络或司机操纵动作等指令 进行常用制动 快 速制动 紧急制动 耐雪制动等相应的制动动作 1 常用制动特性 常用制动的制动力共分为 7 级 行车操纵中使用机会最多 系统在制动时 自动进行延迟充气控制 M 车 动车 上产生的电气再生制动除满足本车制动力 要求外 多余制动力用来代替 T 车 拖车 的一部分制动力 T 车制动力不足时 则由其空气制动力补充 从而维持本制动单元 一个动车和一个拖车构成一个制 动单元 所需要的制动力 并实现和保持规定减速度 另外制动系统还具有空 重车载荷适应功能 制动力能够自动按需变化 维持一定的减速度 2 快速制动特性 动车组的快速制动功能 具有比常用制动高 1 5 倍的制动力 在司机操作 制动手柄时 或动车组运行中未能减速到在闭塞区问规定的出口速度时 控制 装置接受 ATP LKJ 的指令发出快速制动动作 3 紧急制动特性 当出现动车组分离 总风压力不足等紧急情况时 或制动手柄在取出位时 系统发出紧急制动动作指令 紧急制动没有空重车载的调节功能 紧急制动为 纯空气制动 当列车速度 160 200km h 低减速度 0 6m s2 在 160km h 以下 较高减速度 0 778m s2 紧急制动指令发出时 快速制动指令同时输 出 这种情况下 紧急制动作为 热备份 方式 只有制动装置发生故障的车 辆才产生紧急制动 而其他制动装置正常的车辆则产生快速制动模式下对应的 减速度 4 辅助制动特性 辅助制动是制动控制装置发生故障或制动指令出现断线现象时使用 上述 情况发生时 司机操作控制台上的控制开关及 TC 车 配电盘辅助开关便能发 出动作 但与常用制动 快速制动不同的是 制动系统发出规定的制动力与发 出辅助制动时动车组的速度高低无关 5 耐雪制动特性 耐雪制动模式是防止雪块进入制动盘和闸片间的空隙 造成摩擦力减弱而 专门设置的 在耐雪制动模式下 在活塞的作用下 闸片轻轻的压住制动盘面 有效减少两者间隙 防止雪块进入 该制动作用在速度 110Km h 以下 司机操 作耐雪制动开关和操作制动手柄的条件下产生 制动缸压力设定值为 60 4 20kpa 3 CRH2 制动整体特性 1 制动操作灵活 作用灵敏 司机对动车组进行制动操作时 列车减速快 动车组前后车辆制动 缓解 效果基本同步 动车组在两端头车的司机室设有制动控制器 当转动制动手柄 时 同轴的凸轮组接通或断开不同电路接点从而形成制动指令 经列车信息监 控系统传送到每辆车的制动控制装置 有制动控制装置的制动控制单元运算 按制动控制规律控制 EP 阀电磁部 并经中继阀送出压缩空气到增压气缸 由基 础制动装置完成制动作用 CRH2 型高速动车组制动系统采用电气指令 是微机 控制直通式电控制动 制动指令的接收 处理以及电气制动与空气制动配合等 内容 一般都由微机系统来完成 动车组制动控制装置包括制动控制单元 EP 阀 中继阀 空重调整阀 紧急制动电磁阀等部件 载荷调压装置采集的信号 来自空气弹簧空气压力变化值 空气弹簧压力通过传感器转化为与车重相应的 电信号 制动控制单元根据制动指令及车重信号计算出所需的制动力 并向电 气制动控制装置发出制动信号 电气制动控制装置控制电气制动产生作用 并 将实际制动力的等值信号反馈到制动控制器 制动控制器进行计算 并把与计 算结果相应的电信号送到中继阀 中继阀进行流量放大后 使制动缸获得相应 的压力 拖车常用制动时 制动控制装置的动作过程与动车的基本相同 但是 因为没有电气制动 所有不必进行电气制动与空气制动的协调 所需制动力全 部通过 EP 阀转化为相应的空气压力信号 然后由中继阀使制动缸产生相应的制 动力 2 具备再生制动功能 节能高效 动车组的制动系统具有动车再生制动能力 正常制动操作时 应尽量发挥 动力制动能力 车组中的动车单元在制动时电动机转变为发电机模式 能将在 制动时产生的电能同时反馈给电网 既环保又可以降低运行成本 4M 动 4T 拖 的 列车编组中 T 车采用全空气制动方式 M 车既具有再生动力制动也具备空气制 动的能力 M 车和 T 车基础制动装置均采用带气压一油压变换的增压气缸和油 压盘式制动装置 另外 为减轻闸瓦的磨损 空气制动采用延迟投入控制方式 制动控制采用 lMIT 的基础制动力控制单元 在单元内设置延迟充气控制 系统 对再生制动和空气制动进行协调控制 当制动控制器检测到所生产的制动力不 足时 靠电 空联合控制对空气制动力进行补充 3 各车制动力基本同步 利于平稳 动车组列车产生制动时 各车辆的制动力是基本一致的 制动系统根据乘 客量的变化 具有自动调整能力 以减少制动时纵向冲动 从司机室控制台通 过列车信息控制系统的中央装置 终端装置 经由光纤传送接收制动指令 以 M T 单元制动力控制模式 再加上空重车载荷调整信号的电空制动控制 用 32 位微机处理器数字运算方式进行调整 空气弹簧压力经过半导体式压力传感器 进行空电变换得到空重车载荷信号 制动力控制所采用的空重车载荷信息是把 每车空气簧压力按前后进行比较 在进行空车信号的预设保汪和重车信号的限 幅器处理后使用 根据制动指令信号在上升或下降时 因为会导致动车组变化 急剧的减速 引起列车冲动 为降低冲动 提高乘车舒适度 在制动力计算上 采用了降低制动冲动的功能把制动指令信号处理后再输出 4 独特的防滑保护控制 有效防滑 动车组制动系统具有速度 粘着的模式控制 具备防滑保护控制功能 列车在高速运行下施加制动时发生滑行概率相当高 因此对动车组来说必须采 用充分考虑制动力的控制方法 为减少滑行的发生 动车组专门采用能实现与 粘着曲线相适应的制动力控制方式应预先充分考虑到粘着系数变化 采用较低 的计算粘着系数 而实际粘着系数则受气候 轨道面的状态的影响会大幅度地 降低 在这样低粘着的条件下制动 轮轨之间很容易产生滑行甚至出现车轮被 抱死的状态 因此 因车轮固点接触轨面滑行面而严重磨损轨面 同时引起制 动距离的增大影响安全 还会使乘坐舒适程度下降 因此 对轮轨间产生的相 对滑行状态 应实现尽快检测 同时减小制动力 使轮轨间尽快重新恢复粘着 以防止制动距离延长 动车组采用滑行快速检测和粘着迅速恢复的控制方法 有效解决了这一问题 5 紧急制动和故障监测功能 导向安全高速动车组具有紧急制动性能和故障监测功能 遇有紧急情况时 能使高速动车组在规定的距离内安全停车 同时具有故障导向安全的功能 在 运行中发生诸如列车分离 制动系统故障等危及行车安全的事故时 应能自动 起紧急制动作用 高速动车组由于其高速度运行原因 一旦发生事故将是毁灭 性的 因此 铁路技术管理规定紧急制动距离在列车高速运行时 要满 200km h 时紧急制动距离不得超过 2000 米 运行速度 250km h 时其紧急制动 距离不得超过 3200 米要求 所以高速动车组列车除了要具有高可靠性的设备外 还要求具备一套高效能制动系统 一旦发生事故征兆 能迅速安全的停车 手 动操作紧急制动时除了可由司机操纵外 必要时还可由行车人员利用紧急制动 按钮进行操纵 CRH2 型动车组的紧急制动和快速制动都是在有电的前提下方可 缓解 一旦出现故障失电迅速启动紧急或快速制动 同时通过网络系统在监视 屏上显示故障 以便于司乘人员处理 从而体现了故障导向安全的原则 综上所述 CRH2 型动车组制动系统大力采用了先进的理念和技术 一年 多来 其运行的稳定性和安全性得到了司机及专业技术人员的一致的认可 四 四 CRH2CRH2 型动车组存在的问题型动车组存在的问题 虽然 CRH2 型动车组有许多的优点但通过这几年运营和总结 CRH2 型动车 组同时也存在了一些问题 部分功能还不能完全满足安全行车的需求 主要表 现在以下几方面 1 辅助制动还不能完全作为备用制动 高速列车运行中 当发生制动控制断线等故障时 辅助制动只能作为低速 运行至站内的一个临时过渡措施 做为一种制动系统出现故障时的备用制动 辅助制动在 CRH2 型的动车组还存在一定缺陷 一是只产生相当于 3 级 5 级 7 级常用制动作用 二是只有头车才具有制动能力 不能满足高速运行时制动 要求 2 无停放制动功能 CRH2 型动车组无停放制动的功能 不能满足长时间无风停放的要求 只能 采取止轮器等外力制动的方式 既操作繁琐又不够可靠 而在我国国产的机车 上均有停放使用的弹簧制动装置 以保证机车较长时间停放时不致发生溜遗 3 无坡停起车功能 CRH2 型动车组没有坡停起车功能 为动车组在坡道上起动造成了一定困难 牵引控制回路中设计 只能当列车制动手柄置缓解位 即运行位 后 牵引电路 才能构成向微机控制系统输入准允牵引的信号 这样就造成列车如果停在较大 的上坡道时 在起动列车时可能使列车向后溜逸 只能通过司机的非正常形式 的操作在一定程度上防止 产生安全隐患 4 实际运用中有滑行的现象 车辆的动轴上 既产生上动力制动也可能空气制动 虽然具有防滑控制功 能 但仍存在着动轮擦伤的可能 从理论上讲 应该不会出现动轮擦伤的现象 但在实际运用中也发生过在强制动力情况下