【《CRH380BL型动车组制动系统常见故障研究》7000字（论文）】

第第页共11页CRH380BL型动车组制动系统常见故障研究摘要中国目前拥有全世界最大规模以及最快运营速度的高速铁路网络。CRH380BL型动车组是中国最早一批被使用的动车组也是运用比较广的车型，而作为动车组中最重要的系统之一，即制动系统，一旦在列车运行的过程中发生故障或者不正常，将带来很大的损失，它对于动车组安全、是否能够正点运营起着关键的作用，因此，我们要进一步熟悉制动系统的组成和经常发生的故障，在发现故障的第一时间就能尽早地做出应对，将可能造成的损失控制到最低量。为了使制动系统的安全性质达到最高和保障车辆的安全运行，CRH380BL动车组的制动系统必须要保持百分百的运行效率，CRH380BL空车重达965吨，想要让这样的重物百分百停下来绝非易事。为了保障动车组的安全稳定运营，本文就CRH380BL车型动车组制动系统为对象进行原理介绍、功能分析等，其中介绍了CRH380BL型动车组制动控制系统，系统的组成，并重点介绍了常用制动和紧急制动的各管路控制过程，并针对典型故障进行分析并制定故障处理方案，最后得出相应的总结。关键字CRH380BL型动车组制动系统原理制动类型故障分析目次1引言 11.1动车组制动系统概况 11.2CRH380BL动车组及其制动系统概况 12CRH380BL制动系统原理及组成 12.1CRH380BL制动系统原理 12.2CRH380BL制动系统的组成 32.2.1电制动系统 32.2.2空气制动系统 32.2.3防滑系统 32.2.4基础制动装置 42.3制动系统的功能 42.3.1常用制动 42.3.2紧急制动 52.3.3停放制动 62.3.4备用制动 63CRH380BL制动常见故障 63.1紧急制动不缓解 73.2常用制动不缓解 73.3停放制动不缓解 74CRH380BL制动故障分析 74.1紧急制动不缓解故障分析 74.2常用制动不缓解故障分析 74.3停放制动不缓解故障分析 8结论 9参考文献 111引言1.1动车组制动系统概况随着高铁时代的到来，人们更多的选择以高速铁路作为出行的方式，随着旅客运量的加大，我们对动车组的安全性、可靠性、以及舒适性也提出越来越高的要求。经过多年的高速铁路建设，自2008年8月1日我国第一条时速350km高速铁路—京津城际铁路建成通车以来，我国拥有了发达的铁路网，目前总运营里程约占世界高铁运营里程的45%，稳居里程榜榜首。发达铁路网络不仅便利了人们的出行，也更有利于经济的发展。动车组在日常运行中会受到许多因为运行速度快而带来的挑战，比如制动性能方面和稳定性能方面的挑战。由于列车制动能量和列车运行速度的平方成正比，速度达到200km/h以上的动车组在制动时所需要的制动能量是普通的旅客列车的4倍以上，因此，动车组需要在制动性能方面达到更高的要求才能迎接种种的安全挑战。高速动车组是否拥有高性能和高安全性的制动系统决定了列车在日常运行中能否做到安全运行和平稳启停。为了保持安全的运营，动车组制动系统通常需要兼顾以下几点：高效率、高安全性、操控性好、轻量化、维修成本低等。1.2CRH380BL动车组及其制动系统概况我国的高速铁路行业自建立以来便一路高歌猛进，做为新时代的年轻人，我非常有幸能够亲眼目睹这一辉煌的高铁时代。我国早期投入运营正线和研究的动车组有一大部分是CRH380系的动车组，这一型号动车组由我国结合其他先进车体，自主研制出来的。CRH380BL便是其中一种常见的车型。动车运行过程中一旦发生安全事故等问题对铁路公司的影响是非常大的，在列车运行过程中制动系统一旦不正常，带来的将是很大的损失，会对铁路公司的正常运营造成很大的影响。所以尽早通过动车组制动系统的组成结构，分析出动车组的制动原理与发生故障的原因，并制定相关工艺对故障进行正确的处理，这对于保持铁路安全运营的意义重大。2CRH380BL动车组制动系统原理及组成2.1CRH380BL制动系统原理CRH380BL动车组制动系统由微型计算机来控制一个直通式的电空制动系统，当列车的时速超过200km时，这一套微型计算机将在控制制动的系统中起到主导作用。一般的CRH380系的动车组都会有八或者十六节车厢，每四节车厢作为一个动力单元，这一个动力单元中，有两节车专门负责提供动力，为动车；有两节车则作为拖车。每一节车厢有一个制动控制单元BCU，他们通过MVB车辆总线串联成一个单元，每个动力单元之间又由WTB列车总线连接。CRH380BL动车组就是通过这样的网络控制系统构成，完成制动信号的传输。如图1所示。图1网络控制系统构成CRH380BL动车组有两种制动控制方式：直通电空制动和自动空气制动（备用制动）。直通电空制动用于常用制动，备用制动用于救援。如果发生紧急制动，则两者会同时施加，制动缸产生预控压力，然后位于管道下游的双向止回阀的组件可以将预控制压力转换为制动力。双向止回阀上有两个小装置，它们分别是制动分配阀和压力模拟装置，它们在共同作用下可以将预控制压力变为制动力。因为在制动时，如果车速过高，车轮和铁轨会产生高温粘连的现象，所以需要循序渐进地进行制动。当列车的速度高于200km/h时，施加在列车上的制动力需要减小，以免舍得车轮和轨面之间的温度过高，黏着更加严重；反之，当车速降到200km/h以下时，将施加在轮对上的制动力适当增大。紧急制动时，压力中继阀会起到一个控制输出压力的作用，即通过切换控制压力来改变继动阀的输出压力，从而达到分步紧急制动的目的。制动控制单元BCU。制动控制单元BCU中的几个模块可以控制列车制动系统中的电空混合制动、紧急制动、停放制动，可以测试各个制动点位之间的连接是否完好无损，并且综合各个测试的数据，校准各个制动点位的气压，来起到控制作用。BCU内的模块包括截断塞门模块（B06）、备用制动模块（B55）、电空转换控制模块（B60）和撒砂控制模块（F06）。如图2所示。图2制动单元BCU2.2CRH380BL制动系统的组成2.2.1电制动系统CRH380BL动车组制动系统在使用常用制动时优先使用电制动，而采用电制动时优先使用再生制动。他的电制动系统仅在施加常用制动和列车定速运行时使用，电制动的组成比较复杂，由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。2.2.2空气制动系统1、直通电空制动系统。直通电空制动系统是CRH380BL动车组所使用的主要制动系统。列车计算机系统能够预先计算出制动曲线，从而发出信号控制列车的制动，司机扳动制动手柄开始施加制动，计算机系统能将信号滞后，然后发出一个信号。计算机发出的信号通过网络的传播和转换后，会被每一节车厢所接收，每一节车厢的制动气缸就会对列车施加制动。同时，列车司机可以在司机室切换空气制动来代替故障的直通电空系统，保证制动的施加2、自动空气制动系统。当其他形式的空气制动无法正常工作时，自动空气制动系统可以作为一种备用制动系统来使用，他的信号由列车管传递，他作为备用制动系统的另一个很大原因是，他可以被中国的许多其他机车控制，这样一来大大方便了动车组在发生安全事故时救援的操作，在救援事故车时救援车可以更方便得控制事故车的制动系统，将其安全送回。2.2.3防滑系统防滑系统存在的意义是为了防止轮对和铁轨打滑。防滑系统由电子控制装置、轴速传感器和防滑塞门组成。如果列车在高速行驶的情况下发生打滑等现象，后果将不堪设想，因此防滑系统上面安装了许多反应灵敏的电子元件，能第一时间监控车轮，保证车轮不打滑。轴端装置的轴速传感器会实时检测车轴的速度，为了保证车轮的防滑效果良好，列车轮对的速度也不能太慢。为了保持轮对的通风性和稳定性，防滑装置采用了非常高性能的微处理器来辅助防滑装置。2.2.4基础制动装置作为代替老式火车经常使用的踏面制动的新型制动装置，制动盘的使用对于制动作用效果的提升十分显著，制动盘的数量还有所选位置是否摆放正确非常重要，同时材料也要合适。在一个制动单元的4节车厢中，每个动车有两个制动盘，每个拖车有三个制动盘，动车的制动盘作用于轮对上，拖车的制动盘则位于车轴之上，动车上的制动盘和拖车上的制动盘两旁的闸瓦都是由特殊材料烧制而成的，当速度达到380码时制动施加，闸瓦抱住制动盘，这些闸瓦也能保证作用力均衡且稳定。停放制动由弹簧施加，能通过弹簧直接施加在制动盘上，在高速时其闸瓦间的接触状态和通风性能都能保持稳定。2.3制动系统的功能2.3.1常用制动常用制动通常使用电制动。列车司机手动向每个制动单元发送相应的信号，然后每个车厢接收到了制动的信号，这些信号通过读取和编译后，会被发送到牵引单元，进行电制动及电空制动空气系统进行摩擦制动。通过扳动制动手柄，司机可以在司机室控制常用制动的施加和缓解。如果常用制动中的电制动不足，空气制动将作为补充。在正常的制动模式下，电制动是优先的。常用制动的制动施加与缓解是由空转换控制模块（B60）控制的。制动压力所需的预控压力CV压力由总风口（B60.02）和紧急电磁阀（B60.03）的制动模块的空气提供，（B06.02）的功能是隔离直接电空制动，紧急电磁阀（B06.03）的作用是隔离摩擦制动。压力调节器（B60.02）将制动控制元件B01发出的电摩擦制动指令信号转换成相应的预控压力CV压力值。压力调节器与充电电磁阀（B60.02-1）和通风电磁阀（B60.02-2）配合使用。压力传感器（B60.02-3）的信号最终能够显示出制动盘的实际压力值数值。如果来自压力传感器的信号与设定压力范围不匹配，（B60.02-1）或（B60.02-2）将做出相应的动作使其达到所需的压力。紧急电磁阀（B60.03）在平时是得电状态，也是关闭的，紧急制动通过失电施加，使（B60.02）的空气能够导至双向止回阀（B60.04），再导至限载限压制动阀（B60.05），最后到达中继器的CV口（B60.07）。制动压力的R压力由紧急电磁阀（B60.03）提供，（B60.13）检测提供的压力，（B60.21）可用压力表测量提供的压力。因为当列车运行速度大于220KM/H时，温度会升高，摩擦系数会降低，所以为了防止制动时轮缘和铁轨打滑，不能提供过大的制动力。B60模块如图3所示。图3电空制动控制模块B60常用制动从发出制动命令到弹簧作用力作用到轮对上的时间大概为1.5秒，常用制动最大的减速度为1m/s2，紧急制动的的作用速度更快。2.3.2紧急制动紧急制动采用自动空气制动，当触发紧制时，其他制动会处于非工作状态。施加紧急制动时，除紧制外的其他电制动会被切除，牵引也会被切除，列车各个管路会被排空。紧急制动触发的条件大致有以下几条（满足任意一条时紧制触发）：1、将扳动制动手柄到紧急制动位；2、拍下蘑菇状按钮；3、列车自动保护系统启动；4、使用备用制动后未复原制动手柄位置；5、列车运行时触发停放制动；6、列车完整性丢失；7、列车超速；8、总风缸欠压对于电制动，本车的TCU可以将电信号传送到本车的制动控制单元BCU用于通知BCU电制动是否启用，当制动控制单元所接收到的电制动信号消失时，空气制动将会对制动力进行补充。紧急制动时，电磁阀（B60.08）的开关能使得中继阀的压力改变从而使得加速度的大小改变，其与计算粘着系数、热量的关系有关。紧急制动管路控制：紧急制动施加时，电空制动控制模块B60中，会产生一种预控制压力CV，它首先通过截断塞门（B06.02）的A2，使得A2,A3口打开，紧急电磁阀此时是得电的状态，预控制压力CV通过双止回阀（B60.04）流向负荷单独压力限制制动阀（B60.05）（根据空气簧压力调整通风比例）及中继阀（B60.07）的CV处。此时，风源压力通过截断塞门（B06.03），到达制动中继阀（B60.07）的R点，R点和预控压力CV同时施加一个对制动中继阀的压力，使得中继阀打开，生成较大的制动力，此制动力再传递到制动缸上，列车就施加紧急制动了。制动施加压力分级的过程：1、当列车以V＞200km/h的时速运行时，电磁阀（B60.08）得电，A1和A2口打开，制动中继阀（B60.07）将会得到一个预控制风源压力T，此压力T可以减缓预控制压力CV，从而减低车辆制动力；当车辆低速运行（V＜200km/h）时，电磁阀（B60.08）失电关闭，A2和A3接通，排空预控制压力风源T，车辆正常施加制动。制动强迫缓解：闭合强迫缓解开关，强迫缓解电磁阀（B60.12）得电打开，A1和A2口导通，空气到达活塞阀（B60.10），当A4有压力时，A2和A3口导通，此时活塞阀（B60.10）切断来自制动中继阀的制动压力（A1和A2口不导通），同时通过侧排口A3打开，制动缸压力被排出，制动缓解。2.3.3停放制动列车的停放制动是指列车在停止时施加的制动，可保证动车组安全停放在30‰的坡道上，该制动缓解方式简单，可通过手操作得到缓解，停放制动施加时，停放制动缸充风缓解，排风制动。2.3.4备用制动CRH380BL动车组还配备有备用制动来防备其他的制动发生故障不工作，并且在列车在救援模式下，备用制动系统可以用来进行列车的制动。这种备用制动系统可以控制列车管内600kPa的压力来控制列车制动的施加与缓解，司机室内有一控制器可以调节和控制列车备用制动系统启动后列车制动管内的压力分配，这一控制器可以在司机室进行手动激活。如果直接电控制动失灵，制动管可以靠备用制动手柄C02控制，备用制动手柄是一个制动操作装置，可以用作带有电空制动车辆的辅助控制。通过使用司机备用制动系统，制动管中的空气可以在备用制动激活后调解，并且列车的间接作用制动也可以用作减速后退操作的常用制动。3CRH380BL常见制动故障CRH380BL动车组制动系统系统常见的故障有紧急制动无法缓解、常用制动无法缓解和停放制动无法缓解。由于动车组的制动系统是否正常工作对于车运营行驶能否保持安全起到关键作用，所以收集和分析常见的主动系统故障，并快速熟练对故障做出相对应的补救措施是保障行车安全的重要手段之一。3.1紧急制动不缓解当发生紧急制动不能解除的故障时，应通过检查安全回路是否建立来判断不能解除的紧急制动的种类。安全回路的建立是紧急制动的必要条件，如果安全回路断开，即列车失去了它的完整性，列车将立即触发紧急制动。如果想要解除紧急制动，需要让列车的风缸气压达到6bar以上，并且每节车厢的紧急制动电磁阀、两节车厢的警戒电磁阀和乘客报警电磁阀NO7均通电，才能解除紧急制动。3.2常用制动不缓解当司机室的制动手柄打在了REL位时，常用制动有可能会出现无法缓解的情况，且这种情况大多都是最大常用制动不缓解，此时制动控制单元有可能发生损坏，安全回路被建立，大多数情况下需要对BCU进行复位。3.3停放制动不缓解如果发生停放制动不缓解的故障，应该立即检查列车制动控制单元的状态，再检查列车网络状态，必要情况下需要手动缓解停放制动。4CRH380BL制动故障处理4.1紧急制动不缓解故障分析故障原因：1、安全环路断开触发紧急制动；2、紧急制动控制单元等设备元件故障。故障处理：1、将ATP进行隔离，如果列车的管风压力达到正常的值，则列车可以在ATP被隔离的状态下运行。2、关闭转向架监控回路。如果列车的管道风压也达到一定的许用值，则列车可以在没有转向架监控回路的情况下运行。3、关闭紧急制动回路。如果列车的管道风压也达到一定的许用值，列车可以在没有紧急制动回路的情况下运行。若仍异常，则应急制动阀继续关闭；如果正常，列车可以在没有紧急制动回路的情况下运行直到回库。4.2常用制动不缓解故障分析故障原因：1、制动WTB网络线不通。2、01车或00车主制动控制单元BCU故障（包括制动控制单元的卡板发生故障）。3、ATP施加最大常用制动并且不缓解。4、保持制动施加。故障处理：1、当列车的常用制动不解除时，应首先仔细检查是否施加了保持制动。将制动手环推至REL位置以解除保持制动，如果还是没有解除，可以进行三键复位操作，然后调整手柄完成解除制动的操作。2、检查ASC（恒速）速度设置是否关闭，如果关闭，检查ATP是否正常。3、将制动控制单元进行复位操作。4.3停放制动不缓解故障分析故障原因：1、停放制动控制单元、部件故障。2、网络故障。故障处理：随车机械师应当根据HMI屏的故障提示，到相应的停放制动不能缓解的故障车的车厢，重置停放制动的空气开关，然后复位制动单元BCU；如果还是不能消除故障，则下车，将位于车侧的裙板打开，将里面的车辆控制面板上的制动开关关闭，然后切除故障车的H29截断阀门，然后操作停放制动紧急缓解手柄，将手柄扳到缓解位置，手动缓解该制动。结论高速铁路作为国家的重要基础设施建设与非常必要的交通工具，其发展对于国家的进步有着十分重要的意义。现如今，在我国大力开发高速铁路建设工作的情况下，保持高速铁路的安全运营是国家重大而又严肃的的任务。CRH380BL动车组制动系统精密复杂，必须严格把关该系统的安全问题，极力降低故障的概率。每一个在一线工作的铁路工人必须认真学习该制动系统的基本原理，在日常的检修作业中做到一丝不苟，认真负责，在发现故障后能够从容不迫处理故障，这对于高速铁路的稳定飞速发展具有重要意义。当动车组的制动系统发生故障时，所造成的危害往往是比其他故障更大的，如果牵引系统故障，列车可以不出库进行维修，如果网络系统故障，可以第一时间施加紧制进行营救，