CRH380B动车组制动系统分析与常见故障处理方法

CRH380B动车组制动系统分析与常见故障处理方法图。1动车组制动系统原理1.4动车运行方式1.4.1按动车组制动动力源分类目前，动车组采用的制动方式中，制动的主要驱动力是电力和压缩空气。以电为动力的制动方式称为电制动方式。动力制动和轨道电磁制动都叫电制动。以压缩空气为动力源嘅制动方式称为空气制动方式。如闸瓦制动，盘式制动等都系一种摩擦制动方式。一、电制动电制动是将列车的动能转化为电能，再转化为热能消耗或反馈给电网的制动方式。主要分为电阻制动和应用于动车组的再生制动。电阻制动和再生制动都是用来使牵引电机产生反向效应，消耗或回收列车动能的，也称为动力制动。下面分别介绍两种制动方式:（1）电阻制动电阻制动的工作原理是由司机室或ATC装置发出制动指令后，制动控制装置首先判断列车的运行速度。当车速大于25km/h时，主制动回路形成（PB变换器转换到制动位置），制动接触器动作(BL1闭合，P11断开，P13断开），接着是弱磁接触器断开，预激接触器投用，最后是断路器投用(L1闭合）。此时电枢绕组，励磁绕组和主电阻构成电阻制动主电路，并使电流在原有牵引时向增大剩磁的方向流动，然后主电阻最终将电枢转动发出的电能转化为热能消散。（2）翻抄制动与电阻制动相比，再生制动在再生制动主回路中没有主电阻。制动时，电路中各元件的作用与电阻制动时相同，不同的是电枢转动产生的电能要反馈给电网。电动制动具有维修工作量小，摩擦件少，可反复使用等优点。它承担着动车组制动减速时的大部分能量。但由于增加了制动电阻，控制装置等设备，使其重量增加。而且如果不具备条件，就无法产生制动效果（即电制动失效）。因此，为了提高安全性和可靠性，高速动车组的制动控制系统具有在电制动系统不正常工作时自动切换到摩擦制动系统的功能。II.空气制动虽然电制动可以提供比较强的制动力，但对于高速动车组来说，空气制动还是不可或缺的。因为电机的制动力随着列车速度的降低而降低，如果没有其他制动方法，列车是无法完全停下来的。动车组空气制动系统一般采用电指令的直接电空制动装置。它分为三个部分:电指令制动控制系统，气制动控制系统和基本制动装置。（1）电力指令制动控制系统电指令制动控制系统的分类:1.按电气指令传输方式分类电指令制动控制系统按其电指令传输方法可分为数字指令制动控制系统同模拟指令制动控制系统。数字命令型是指由0和1组成的二进制数，与3位数字组合可以形成不同的组合。在制动控制中，0和1分别对应制动控制线的通断，可产生7级制动模式。利用上述原理传递制动指令嘅控制系统称为数字指令制动控制系统。仿真指令制动控制系统可实现无级制动控制。电流，电压，频率，脉宽等模拟电信号用来传输制动指令，这些模拟量的大小用来表示制动要求的大小。模拟指令制动控制系统比数字指令制动控制系统更便于驾驶员操作，但需要性能更高的设备来传输命令。一旦达不到要求的设备性能，就可能降低制动指令精度，影响制动效果。2.根据制动控制装置的不同分类（1）电磁控制制动器--一般只适用于只有空气制动模式的制动系统。（2）气压控制型--气压与阀门配合；（3）电气控制型--以电配合。一般用于既有空气制动又有电制动的制动系统中。它可以方便地协调电制动和气制动的制动力。随着电子器件性能的提高，特别是微机技术的应用，电气控制型的可靠性也在提高。由于在计算精度和充分利用动力制动方面具有无可比拟的优势，目前动车组的制动控制系统大多采用电控式。电指令制动控制系统根据其对空气制动的控制方式不同，分为直通式和自动式。直通式为直通式空气制动系统，利用电信号传递制动和泄放指令。驾驶员通过电气指令控制装置控制各车辆制动信号管的压力空气（卸压时无压缩空气），利用制动管的压力使各继动阀工作，最终获得制动缸压力。直通式具有一致性好，响应快，控制方便等优点。但是，它也有一个致命的缺点。列车一旦分离，列车就失去制动能力。因此，一般与自动制动器或长寿命电路配合使用，用于紧急制动控制。由于直通式制动控制系统具有上述优点，目前的动车组制动控制系统大多采用直通式电指令制动控制系统。自动式是在自动气闸的基础上，增加电气指令控制系统对列车管子压力的控制。通过同时增加每辆车列车管的减压量，使每辆车的三通阀同时动作，从而加快列车的整体制动和泄放速度，提高自动空气制动器的性能。（2）用制动控制系统空气制动控制系统是制动系统中产生和传递制动信号的部分，并在驾驶员和其他控制装置的酌定控制下，为各种制动模式分配和协调制动率。用制动控制系统又称空气制动器。空气制动器根据其工作原理的不同，可分为直通式空气制动器和自动式空气制动器。1，直通式空气制动器是将主气缸的压缩空气通过制动阀直接变为通过列车管（制动管）进入制动缸的压缩空气。压力小直接反映制动力的大小，在制动缸内直接获得所需的制动力。2，自动空气制动器是通过制动阀改变列车管内空气压力，并以这种压力变化作为控制信号来控制车辆制动的三通阀/分配阀。直头空气制动与自动空气制动嘅比较；直通式气闸:结构简单，短编组列车操作灵活，制动阀直接调节制动缸压力。长编组列车制动时，车头制动缸充气早，加压快。后制动缸充气晚，加压慢。解除时，列车前制动缸放空早，解除快。后制动缸排气晚，释放慢。形成更大冲动。自动空气制动:制动时，列车各部位制动缸的充气来自最近的辅助气缸；泄放过程中，制动缸通过最近的三通阀排气。列车前后部制动和泄放效果一致性优于直通式，列车冲量较小。适用于编组长列车。（3）基础制动装置1.AirCompresor空气压缩机按其压缩方式可分为往复式和旋转式。2、安全阀安全阀安装在空压机输出后的主气缸上，在气压超过规定值时排出多余的压缩空气，防止损坏空气设备。3.干燥装置干燥装置是安装在空压机输出管道上，防止管道，三腔气缸，加压气缸等气动元件的腐蚀和冬季排水阀结冰引起的设备故障的装置。过去除湿采用的是吸附材料（硅铝酸盐）。现在使用的是体积小，重量轻，无电源的高效高分子膜除湿装置。4.三腔气缸为了储存压缩空气，动车组上设置了不同用途的气缸。在目前使用的车辆中，将一个圆柱形气缸分为主气缸，制动气缸和控制气缸三个气室，以减小质量。控制气缸是向空气弹簧等制动以外的系统供应压缩空气的气缸，制动气缸是储存用于制动的压缩空气的专用气缸。在压缩空气供应系统中，空压机输出800-900kPa的加压空气，通过车厢主气缸和主风管送至全车其他车厢的主气缸。在装有空气压缩机的车辆的主气缸处设有用于排放设定压力值或以上的压缩空气的安全阀（设定值为950kPa)。1.4.2按动车组制动力形成方式分类根据动车组制动力的获取方法，可分为粘着制动和非粘着制动。常见的制动方式中:闸瓦制动，踏面制动，电阻制动，再生制动都属于粘着制动；磁轨道制动和轨道线性涡流制动属于无粘制动。1.4.3按动车组动能传递方式分类动车组动能的传递方式可分为两大类:一种是摩擦制动，即动能通过摩擦转化为热能，再在大气中耗散。动车组常用的摩擦制动方式主要有闸瓦制动和盘式制动，高速动车组制动系统也采用轨道电磁制动。二是动力制动模式，即通过发电机将动能转化为电能，再将电能传递出车外。动车组在制动时，牵引电机转化为发电机，列车的动能转化为电能。对这些电能的不同处理方法分为电阻制动和再生制动。第二章制动控制系统2.1制动控制系统总体组成动车组制动控制系统为直接电得闲制动控制系统。简单来说，制动控制系统是由空气制动控制和电子制动控制完全集成而成的制动控制系统，通过在一个牵引单元中交换车辆数据总线MV来完成，两个单元之间的通信由WTB来支持。图。2制动控制电气原理图列车制动系统分为三级管理和控制，其中列车制动管理器(TBM)负责列车自动管理，压缩机管理和制动实验等功能。管理和汇总信息通过MVB\WTB在列车内传输。区段制动管理器(SBM)负责本单元的制动管理，汇总本单元的状态信息，完成TBM，车辆制动控制(BCU)和中央控制单元(CCU)之间的信息转发。制动控制单元(BCU)负责车辆的制动控制，防滑控制，制动诊断等。BCU接收由SBM转发的列车制动指令，并通过MVB向SBM发送控制和诊断信息。当TBM收到制动控制器或列控系统发出的制动指令时，负责计算和分配整列列车的制动力，并将制动力分配信号通过MVB和WTB发送给各单元SBM，由SBM分配单元内的电制动和气制动。SBM通过WTB向各车辆BCU发送制动命令，各车辆BCU控制车辆的制动。图。3制动力管理及指令传递流程该系统包括制动电子控制装置，制动控制器，列车线路等重要部件，具体说明如下:2.1.1制动电子控制装置动车组内所有车辆均装有制动电子控制装置，根据输入的制动指令信号，速度信号和负荷信号，输出决定电制动力和气制动力的制动模式信号。本装置不仅产生制动模式信号，还利用计算机控制防滑，空压机和电空混合制动。制动电子控制装置具有以下功能:1.发出电制动，气制动指令；2.紧急制动控制；3.防滑控制；4.空压机控制；2.1.2制动控制器在驾驶座左前方，当手柄逆时针转动时，带动安装在下部的凸轮，控制各命令线电触点的通断，并向各车辆发送相应的制动指令。2.1.3条列车线路列车线路负责将制动控制器的制动指令传递给列车内的所有车辆，同时还负责将每辆车的信息传递给司机室。为了降低质量，现在动车组的列车线路多采用光缆传输。2.2制动控制系统工作原理当进行制动控制时，ATC装置或操纵杆发出制动指令，然后由布置在每辆车上的制动指令接收器（制动输出控制装置）接收，进行独立的制动力计算和电制动力，气制动力的分配。在头车驾驶室内设有制动控制器。当手柄转动时，安装在同一旋转轴上的凸轮组转动，闭合或断开必要的触点，形成制动指令电路。命令线411,461为备用制动命令线，使用ACLOV作为电源，通过改变变压器的抽头向每辆车传输三电平的模拟交流电压B1～B4，B5～B7和非常。除了这两个备用制动指，其他命令行都是通过制动控制器手柄的位置来决定的，像它一样为DCIOOV提供动力，以便向每辆车传递制动命令。这些数据指令的内容如下:当制动控制器从操作位置到特别制动位置时，紧急停止命令线（153）被供电，而当制动控制器从操作位置到提取位置时，紧急停止命令线（153）失去供电。当制动控制器从操作位置到B7级时，非常制动指令线（152）供电，电制动指令线（10）从B1到非常制动位置，牵引指令线（9）仅从操作位置供电，普通制动指令的每条线都在指令级以下。当ATC发送普通制动指令时，命令行MCR，JTR，NBR的条件成立，10，61，66，67线通电，相当于B7的普通制动效果。此时对66号线通电，使其具有常用的最大制动的冗余。另一方面，当ATC发出超常制动指令时，由于152线触点前的EBR触点断开，152线失去动力，产生超常制动效果。控制普通制动，紧急制动，救援/返航制动，驻车制动等制动效果的制动控制系统详情如下:2.2.1普通制动常见的制动是通过制动控制计算机控制电再生制动和直接电空制动所需的制动力。是动车组列车制动调速和进站制动常用的制动功能。要设计可以下面嘅方式应用普通制动器:1.驾驶员的主控手柄设置在普通制动区域；2.自动调速（恒速）控制系统；3.反坦克车登陆舰系统（反坦克车登陆舰系统反坦克车管理系统）；4.救援列车和返程列车。一个主车辆控制单元(VCU)根据列车车辆的制动指令信号和车重传感器的测量信号的级数，以及动车所能提供的再生制动力，执行车辆的总制动力。如果再生制动力足够，则先投入挂车的空气制动力，最后再投入动车的空气制动力。在正常制动时，司机制动控制器依次通电总共8条命令线（10）和制动阶段命令线（61-67），并通过这些列车命令线向所有车辆传送数字制动命令。每辆车的制动电控装置在接到制动指令后，根据制动等级，列车速度，负载信号等，根据设定减速度，计算出所需的电制动力，速度-粘着模式。此外，还应按照优先使用电制动的原则控制制动力，电制动不足时应采用空气制动进行补偿。首先，通过线路150a和150b将电制动指令发送到电制动控制装置（牵引力控制装置）。有效施加电制动后，制动电控装置根据电制动的反馈量计算出需要补充的空气制动力。并将相应的电流信号（电空转换阀电流）输出给气制动控制装置中的电空阀（EP阀），电空阀将电流信号转换成相应的气压信号，再通过继动阀对制动缸进行充气制动。图。4常用制动气路图常见制动气路图的动作顺序如下:当电磁阀B60.02通电时，预控压力Cv通过绿色箭头提供给制动继动阀，即制动气缸气源切断塞拉门B06.02，普通制动电磁阀（普通制动电磁阀B60.02-1通电打开，B60.02-2通电关闭不排气），应急电磁阀A1，A3(A1，A3常开），双向阀B60.04，空重车调节阀B60.05，制动继动阀CvB60.07。制动气源压力R由蓝色箭头提供给制动继动阀，即制动缸气源切断塞拉门B06.03继动阀B60.07的R。继动阀的预控压力Cv和制动气源压力R同时提供，继动阀打开，产生的制动压力C到达制动缸，车辆进行通常的制动。2.2.2紧急制动紧急制动不受制动计算机控制，贯穿整个列车的电气安全回路在没有动力的情况下启动。下列任何一种情况都将激活紧急制动，断开安全回路，启动BP中的紧急制动阀，并施加紧急制动。以下因素可产生紧急制动:1.制动控制器手柄处于取出位置；2.一般气缸气压低于600kPa（；3.列车分离；4，某车辆设备故障。5.列车自动控制系统(ATC)安全继电器启动；6，控制电源电池电压过低；7，救援返航时制动管路压力低于设定气压。在运行过程中，由于驾驶员监控范围有限，需要设计驾驶员启动紧急制动和乘员激活紧急制动两种方式来启动紧急制动。乘员激活紧急制动，启动驾驶室内的紧急通讯单元的同时，控制台上的“取消乘员激活紧急制动”按钮灯开始闪烁，并伴随报警信号4s铃声。如果驾驶员在乘客激活的紧急制动装置LOS范围内按下“取消乘客紧急制动”并保持3s，就可以取消紧急制动，恢复正常牵引状态，防止乘客谎报紧急制动信息。当安全电路断开时，紧急制动启动。无论制动控制电脑是否工作，紧急制动阀的电源都会被切断，全空气制动。同时，车辆控制单元将对动车实施再生制动。紧急刹车优先。电空制动安全环由驾驶员安全装置(DSD)，列车自动保护(ATP)，驾驶员钥匙(DK)，驾驶员按钮(DP)，主控制器(MC)，列车信息控制网络(VCU)，制动计算机(BC)和制动控制面板(BP)组成。电路中各元件串联。只要其中一个部件不能正常工作，就可以激发紧急制动，保证列车在紧急情况下安全制动。图。5紧急制动气路图图。6紧急制动控制原理图紧急制动气路图的作用顺序为:紧急停车时，牵引和电制动切断，列车管道快速排气，直通制动和备用气制动冗余产生紧急制动。如普通制动模块B60中红色箭头所示，通过阻断塞拉门B06.02，紧急电磁阀B06.03的A2，A3（此时紧急电磁阀通电，A2，A3接通），双向阀的A1，A2，双向阀的空重车调节阀B60.05（根据空气弹簧压力调节通风比），预控压力Cv在制动继动阀的Cv处；同时，备用气闸产生的预控压力提供给继动阀的Cv（备用制动模块B55中的黄色箭头）；制动气源压力通过蓝色箭头通过止动塞门B06.03达到继动阀B60.07的R。当制动气源压力R和制动继动阀B60.07的预控气源压力Cv同时提供时，制动继动阀打开，产生的制动压力C（来自制动气源压力R）到达制动缸，车辆进行紧急制动。2.2.3救援/返航制动动车组使用救援制动功能时，不同制动指令模式的车辆之间可以相互读取制动指令。该功能是为使用空中指令救援/返回机车而设计的，使用电气指令救援/返回电动车组。救援或返程动车组时，必须先启用其电指令制动系统。电源优先选用自带的车载电池；需要通过头车上的DC-DC变换器将DClIOV转换成DCIOOV，从外部向动车组提供DCIOV电源。当被救动车组与普通机车连接时，电指挥模式动车组的救援制动装置与空气指挥模式普通机车之间的列车管连接，利用动车组头车的气/电转换装置将制动管压力信号转换为电指挥信号，使动车组的空气制动动作。2.2.4驻车制动器驻车制动器是纯气动控制制动器，可使列车长时间停放在30‰坡道上，防止列车停放时打滑。制动单元主要依靠动车制动单元所含的弹簧储能驻车制动缸。驻车制动的指令由驾驶员控制台的按钮控制，由压缩弹簧的拉伸力直接施加。当制动缸泄漏时，其压力降至360kPa。由于驻车制动缸和制动缸之间没有止回阀，所以驻车制动器是自动施加的。当制动缸压力降至0时，驻车制动器完全挂起。驻车制动器的压力开关置于动车转向架上，由牵引安全回路监控。图。7驻车制动气路驻车制动器气路图的作用顺序为:驻车制动器采用弹簧储能制动方式，排气时施加制动，充气时解除制动，制动气缸通过6bar调压阀H01.02供气，再通过双稳态电磁阀控制驻车制动器的施加和解除；为了防止驻车制动夹机械负荷过载，在驻车制动管路与普通制动管路之间设置了二通阀H10。当普通制动器和驻车制动器同时应用时，普通制动器向驻车制动缸充入空气，部分解除驻车制动器。2.3制动系统工作方式动车组的制动指令一般根据头车内的制动控制器指令或ATC指令进行。而在车辆发生事故等异常情况时，手动开关或异常监控系统会将制动指令通过列车线路传递给列车内所有车辆。以上所有制动指令主要由DCIOOV电源传输。在不同情况下，制动控制系统通过以下方式向制动装置发出制动命令:2.3.1列车自动控制系统(ATC)操作ATC装置根据附着特性曲线自动控制列车速度。如果列车的速度高于信号灯规定的速度，列车将被白动制动。当列车速度下降到规定速度以下嘅时候，会自动缓和。ATC也会根据特征曲线，在两列列车接近前自动刹车，并在车站停车。ATC制动可采用普通制动和紧急制动两种方式实现，即当采用普通制动但在规定距离内列车速度不能降低到规定值时，采用紧急制动。2.3.2制动控制器操作从30km/h到停车处的发车，加速，正时调节和制动操作都由驾驶员通过把手仪表进行操作。向列车发出制动指令时，手动操作具有优先权，即当司机将制动控制器转到司机控制位置时，自动转到手动预定制动值。2.3.3紧急制动控制当发生事故时，司机操作紧急制动开关，实现列车的紧急制动。第三章制动系统常见故障及处理方法3.1制动系统常见故障通过以上介绍，我们知道CRH380B型动车组的制动系统非常复杂，尤其是制动控制系统，采用模块化设计。制动控制盘上只设一些操作开关和阀门进行相应的控制，并与整列的控制系统相连。因此，一旦列车发生故障，想要找到列车故障并进行修复，如果不熟悉列车制动的控制原理，就无法准确判断故障原因，更谈不上正确处理。这就要求维修人员具备相应的操作知识和能力。只有这样，当列车制动系统出现故障时，你才能保证列车的正常运行。下面将列举CRH380B制动系统的几种常见故障，学习动车组故障分析处理的一般思路。1.制动试验不合格制动实验是列车启动运行的前提条件。如果制动实验不能顺利通过，列车将无法启动，最终导致列车晚点。根据故障记录，这种故障并不少见。2.1775摩擦制动不缓和当列车未实施气制动时，如果制动控制单元(BCU)通过压力传感器(B02B60.16)和压力开关(B02B60.23)检测到车辆制动缸内仍有一定压力，则认为摩擦制动无法解除，从而报告1775故障。3.制动效率损失制动实验是列车启动运行的前提，是列车控制系统的重要组成部分。此外，它还可以计算整个列车的电空(EP)制动力。结果会显示在驾驶室的HMI屏幕上，主要显示结果是制动效率。如果达不到100%，制动效率就会丧失，制动效率就会按照不同制动效率对应的最高限速表来运行，这将极大地影响列车的正常运行。因此，需要能够分析和处理这类常见故障。制动效率损失的故障现象主要分为以下三种情况:（1）当MVB通信中断时，单个车辆或牵引单元的制动有效性显示为“？”；（2）一台牵引机组内所有车辆制动效能丧失；（3）单车制动效能丧失；这三种情况的发生不同，但都有具体的解决方法。4.BCU报告8984和8983故障5，列车筦道压力为0，闸门唔解除。6.闸门离开运行位置后，列车管道有持续漏气现象。7，通电钥匙激活驾驶室后，制动显示屏提示故障信息“主/从控制功能故障”，闸门不能解除。8，机车运行过程中无人站岗或LKJ处罚制动时，制动器会自动减压。9，按下司机室驻车解除按钮后，驻车制动不解除。3.2制动系统常见故障的处理方法下面根据上面的故障示例，介绍每种故障的解决方法:1.制动试验不合格这种故障主要是人为因素造成的，具体是制动实验操作错误，在进行制动实验前没有解除所施加的制动，在进行制动实验前没有保证ASC设置和ATP关闭，2.1775摩擦制动不缓和压力传感器(B02B60.16)的作用是动态检测制动缸压力，将气动信号转换成比例电信号，通过主控板进行状态采集和判断。不制动时，当压力传感器的零点优雅值达到制动时的条件时，判断制动未解除。压力开关(B02B60.23)故障还会导致制动控制系统误判制动施加和释放状态，从