CRH380B动车组制动系统分析与常见故障处理方法

课题名称CRH380B动车组制动系统分析与常见故障处理方法摘要CRH380B型高速动车组采用先进的微机控制直通式电空制动系统，可根据列车的运行速度和载重等情况实现精准和恒减速度，以提高制动时的平稳性。通过对高速列车制动技术的分析，可以对列车制动过程有一定的了解，掌握列车制动的系统结构、制动性能和工作原理，并分析制动系统常见故障的原因及总结，对以后的检修工作有一定的帮助，使其为更快速、更准确地处理制动系统常见故障奠定基础。CRH380B型高速动车组之所以能够在多条线路上安全稳定地运行，与它良好的车体、转向架等系统相关，但更加离不开它安全的制动系统。所以，为了保证列车的安全运行，我们必须熟悉制动系统的基本组成及工作原理，能够对其常见故障进行准确地判断分析，并能够根据实际情况进行正确的应急处理操作。它是动车组快速发展的基本保障，也是动车组安全运营的基石。对于CRH380B型动车组制动系统关键部位的功能，我们应该做全面地了解与分析，找出制动系统常见故障地高发位置，处理方法的有效性是衡量高速列车运行质量和运行安全的重要保障之一。所以，高效的故障处理方法，必然受到人们的关注和重视。关键词：CRH380B动车组；制动系统；分析优化CRH380BEMUbrakingsystemanalysisandcommonfaulthandlingmethodsAbstractCRH380Bhadoptsadvancedcomputer-controlledstraightthroughelectro-pneumaticbrakingsystem,whichcanrealizeaccurateandconstantdecelerationelectro-pneumaticbrakecouplingaccordingtotherunningspeedandloadofthetrain,soastoimprovethestabilityofbraking.Throughtheanalysisofhigh-speedtrainbrakingtechnology,wecanhaveacertainunderstandingofthetrainbrakingprocess,masterthesystemstructure,brakingperformanceandworkingprincipleofthetrainbraking,andanalyzethecausesandsummaryofthecommonfaultsofthebrakingsystem,whichishelpfulforthemaintenanceworkinthefuture,soastolaythefoundationfordealingwiththecommonfaultsofthebrakingsystemmorequicklyandaccurately.ThereasonwhyCRH380Bhigh-speedcanoperatesafelyandstablyonmultiplelinesiscloselyrelatedtoitsgoodcarbody,bogie,tractionpowersupplysystemandothersystems,butitisevenmoreinseparablefromitssafeandeffectivebrakingsystem.Therefore,inordertoensurethesafeoperationofthetrain,wemustbefamiliarwiththebasiccompositionandworkingprincipleofthebrakingsystem,beabletoaccuratelyjudgeandanalyzeitscommonfaults,andbeabletocarryoutcorrectemergencytreatmentoperationaccordingtotheactualsituation.Itisnotonlythebasicguaranteefortherapiddevelopmentof,butalsothecornerstoneforthesafeoperationForCRH380Bbrakesystem,weshoulddoacomprehensiveunderstandingandanalysis,suchasbrakecontrolunit,cabcontrolpart,sandingmodule,etc.,tofindoutthecommon 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faultlocationofthebrakingsystem.Theeffectivenessofthetreatmentmethodisoneoftheimportantguaranteestomeasuretheoperationqualityandsafetyofhigh-speedtrains.Therefore,theefficientfaulthandlingmethodisboundtoattractpeople'sattentionandattention.Keyword:CRH380BEMU；brakingsystem；analysisandoptimization目录摘要ⅠAbstractⅡ第1章制动系统概述11.1我国高铁的发展概况11.2动车组制动系统的基本要求11.3动车组制动系统组成与原理分析21.3.1动车组制动系统的组成21.3.2动车组制动系统的原理21.4动车组制动方式31.4.1根据动车组制动力源分类31.4.2根据动车组制动力形成方式分类51.4.3根据动车组动能转移方式分类6第2章制动控制系统72.1制动控制系统的总体构成72.1.1制动电子控制装置72.1.2制动控制器72.1.3列车线72.2制动控制系统的工作原理82.2.1常用制动82.2.2紧急制动82.2.3救援/回送制动92.2.4停放制动92.3制动系统的操纵方式92.3.1自动列车控制系统（ATC）操纵102.3.2制动控制器操纵102.3.3紧急制动操纵10第3章制动系统常见故障及处理方法113.1制动系统常见故障113.2制动系统常见故障的处理方法12参考文献13致谢14第1章制动系统概述1.1我国高铁的发展概况铁路是我国重要的基础设施,是我国综合交通运输体系的核心,推动着我国经济社会又好又快发展。高铁的建设,促进了东中西部间的人员流动,又提高经济资源配置的效率,逐渐形成东西部优势互补和各具特色的区域发展新格局。也为广大居民提供全天候、大众化、便捷舒适的交通服务。1.2动车组制动系统的基本要求1、动车组有紧急制动功能，能保证紧急情况下动车组在规定距离内安全停车。除了驾驶员操作，紧急制动功能也可以由驾驶员使用紧急制动按钮操作；2.操作灵活，制动减速度快，灵敏可靠，电动车组前后车辆的制动和缓解效果；3.当发生危及行车安全的事故时，如列车分离、制动系统故障等。，发生在动车组运行中，它可以自动起到紧急制动的作用。4.具有足够的制动能力，保证动车组在规定的制动距离内停车；5.具有动态制动能力，在正常制动过程中，要充分发挥动态制动能力，降低运营成本；6.应具有动力制动和摩擦制动的组合制动能力；7.制动系统应具有根据客运量变化的负荷调节能力，以减少制动时的纵向冲动；8.确保电动车组在长下坡上行驶时制动力不会过大。1.3动车组制动系统组成与原理分析1.3.1动车组制动系统的组成动车组采用电气指令式制动系统，各车辆的制动控制装置采用的是电脑控制，制动力由动车组的电制动及空气制动产生的摩擦制动所构成。表1-1动车组制动系统各个部分组成动车组制动系统空气供给系统由干燥剂、总风缸、空气压缩机、制动风缸和总风管组成。制动控制系统由制动信号传输装置、制动控制装置、制动信号发生装置组成。1.3.2动车组制动系统的原理图1-1动车组制动系统原理1.4动车动方式1.4.1根据动车组制动力源分类目前电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。电制动叫电制动。以压缩空气为动力源的制动方式称为空气制动方式。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。主要分为应用于电动车组的电阻制动和再生制动。(1)阻力制动电阻制动的工作原理是将电枢旋转产生的电能转化为热能进行散热。(2)再生制动再生制动是将电能转化为热能再转化为电能反馈给接触网。第二，空气制动但是对于高铁来说，空气制动是必不可少的。因为电机的制动力随着列车速度的降低而降低，没有其他制动器，列车无法完全停止。动车组的空气制动系统一般采用带电动指令的直接电空系统。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。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，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。（2）用制动控制系统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根据动车组制动力形成方式分类按照动车组制动力的获取方式，可分为粘着制动和非粘着制动。1.4.3根据动车组动能转移方式分类动车组动能的传递方式可分为两类:一种是摩擦制动，即动能通过摩擦转化为热能，然后消散在大气中。第二种是动态制动，即通过发电机将动能转化为电能，然后将电能传输到车外。第2章制动控制系统2.1制动控制系统的总体构成动车组制动控制系统是一种直接电空制动控制系统。制动控制系统是一个完全集成了空气制动控制和电子制动控制的制动控制系统。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，描述如下:2.1.1制动电子控制装置动车组内所有车辆都装有制动电子控制装置，根据输入的制动指令信号、速度信号和负载信号输出决定电制动力和空气制动力的制动力的制动模式信号。制动电子控制装置具有以下功能：1、发出电制动和空气制动指令；2、急制动控制；3、防滑控制；4、空气压缩机控制；2.1.2制动控制器在司机座椅左前方，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列车线列车线负责将制动控制器的制动指令传送给列车中所有车辆，还负责着将各车的信息传递给司机室。为减轻质量，现在动车组的列车线路多采用光缆传输。2.2制动控制系统的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，构成制动指令回路。指令线411和461为备用制动指令线，它以AClOOV作为电源，通过改变变压器的抽头将B1～B4、B5～B7、非常三个级别的模拟交流电压传给各车。除了这两条备用制动指线，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。制动控制系统对常用制动、紧急制动、救援/回送制动、停放制动等制动作用进行控制的详细情况如下：2.2.1常用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.ATP系统（ATC系统的ATP子系统）；

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。2.2.2紧急制动紧急制动不受制于制动计算机的控制，贯穿于整个列车的电器安全环路失电启动。以下出现任何一种情况，都会激活紧急制动，断开安全环路，启动BP中的紧急制动阀，施加紧急制动，以下是可以产生紧急制动的因素：1、制动控制器手柄处于UB位；2、总风缸空气压力低于600kPa；3、列车分离；4、车辆设备发生故障。5、列车自动控制系统（ATC）启动；6、控制电源蓄电池的电压过低；7、在救援、回送时制动管路的压力低于设定的空气压力。在运行过程中，由于司机所监测的范围有限，故需要设计两种方式来启动紧急制动：司机启动紧急制动和乘客激活紧急制动。在乘客激活紧急制动的同时，激活了司机室的紧急通信单元，在控制台上的“撤销乘客激活的紧急制动”按钮灯开始闪烁，并伴有报警信号鸣响4s，如果司机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。在安全回路断开的情况下，紧急制动激活，不管制动控制计算机是否在工作，都会切断至紧急制动阀的供电，施加全空气制动，同时车辆控制单元施加动车的再生制动，紧急制动有优先主导权。电空制动安全环由司机安全装置（DSD），列车自动防护（ATP），司机钥匙（DK），司机按钮（DP），主控制器（MC），列车信息控制网络（VCU），制动计算机（BC）和制动控制板（BP）组成。各个部件串联于电路中，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保证列车在遇到紧急情况时实施安全制动。2.2.3救援/回送制动动车组在使用救援制动功能时，可使制不同制动指令模式的车辆之间可以相互读取制动指令。这种功能是为使用空气指令的机车救援／回送使用电气指令的动车组而设的。2.2.4停放制动停放制动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。由于停放制动缸和制动缸之间没有止回阀，所以停放制动器是自动施加的。当制动缸压力降至0时，停放制动施加。停放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。2.3制动系统的操纵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。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自动列车控制系统（ATC）操纵ATC装置根据粘着特性曲线自动对列车速度进行控制。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。2.3.2制动控制器操纵列车地发车、加速、时间调整，以及从30km/h到停车地点的制动操作都是司机通过手柄米操纵的。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紧急制动操纵当发生意外事故时，司机操作紧急制动开关，实现列车的紧急制动。第3章制动系统故障及处理方法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、制动实验不通过制动实验是列车启动操作的前提条件，若制动实验不能顺利通过，就会造成列车无法启动，最终导致列车的晚点，根据故障记录，这一类的故障并不少见。2、1775摩擦制动不缓解在没有对列车施加空气制动时，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）检测到本车制动缸内仍然存在一定压力，则会认为摩擦制动不能缓解，从而报出1775故障。3、制动有效率丢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。制动有效率丢失故障现象主要分为以下3种情况：MVB通信中断，单车或一个牵引单元的制动有效性显示为“？”；一个牵引单元所有车制动有效性丢失；单车制动有效性丢失；导致这3种情况的发生各有不同，但是都有具体地解决方法。4、BCU报8984、8983故障5、列车管压力为0，大闸无法缓解6、大闸离开运转位后，列车管有持续漏风的现象7、上电钥匙激活司机室后，制动显示屏提示故障信息“主控/从控功能故障”，且大闸无法缓解8、机车在运行过程中出现无人警惕或LKJ惩罚制动时，大闸自动减压9、按下司机室停放缓解按钮后停放制动不缓解3.2制动系统常见故障的处理方法根据上述所举例的故障，下面介绍各个故障的解决方案：1、制动实验未能通过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摩擦制动不缓解压力传感器（B02B60.16）的作用是动态检测制动缸的压力，并将气动信号转化为成比例的电信号，通过主控板进行采集和状态判断。在未施加制动时，因压力传感器的零点飘逸数值达到可判断制动施加条件时，即判断制动不缓解。压力开关（B02B60.23）的故障，也将导致制动控制系统错误地判断制动施加和缓解状态，从而在未施加制动时检测错误的信号而被报告制动不缓解。3、制动有效率丢失对于此类故障的应急处理，主要是在车辆到站停车后，操作28-F11和28-F12开关对故障车的BCU进行复位，然后进行制动实验，如果制动有效率恢复100%，则车辆可以正常运行，如果不能，则按不同制动有效率所对应的最高限速表运行。4、BCU报8984、8983故障首先，检查与制动系统相关的断路器，如果有跳闸，重新关闭，并重置BCU故障代码。BCU复位后，如果此故障重复出现，则需要切换到待机模式，并继续运行进行处理。5、上电钥匙激活司机室后，制动显示屏提示故障信息“主控/从控功能故障”，且大闸无法缓解首先将操作端制动柜上的平均管塞门RB-EQ打到主控位。将非操作端制动柜上的平均管塞门RB-EQ打到从控位。确认制动屏上的故障提示自动