摘要：安全系统的应用在动车组中十分重要，关系到每个成员的生命安全，为实现不同类型动车组之间的相互救援及功能优化，对比分析了既有动车组实现回送/救援功能的装置组成、控制原理和存在的不足，基于故障导向安全进行功能优化，设计了集成救援与被救援功能的回送救援转换装置，并优化了车辆控制电路。试验表明，新设计的回送救援转换装置能满足不同类型动车组之间相互救援的功能需求和相关标准,实现了对既有装置的功能集成及设计优化。
关键词：动车组；制动系统；救援；备用制动；故障导向安全
引言
高速动车组制动系统的安全性是列车安全运行的根本保障，为此，动车组需要有足够的制动能力，以保证动车组在规定的制动距离内安全停车。紧急制动是保证安全停车的最有效手段，使动车组能够以最快、最有效的方式紧急安全停车。通常，紧急制动可以采用纯空气制动（简称紧急制动UB），也可以采用空电复合制动（简称紧急制动EB），均能满足动车组安全停车的要求，具备高度的安全性，能够可靠地保证车辆和乘客的安全。下面主要阐述其功能实现条件、措施、方法。
1概述
使用辅助制动时，动车组列车正常运行时被打开的辅助制动断路器ＳＢＮ１（司机台）和ＳＢＮ２（配电盘）关闭，辅助制动继电器（ＳＢＮＲ）励磁。在操纵端使用司机制动控制器时，根据手柄位置，接触器Ｂ１－３Ｋ、Ｂ４－５Ｋ、Ｂ６－７Ｋ、Ｂ非Ｋ之一得电励磁，从辅助制动模式发生器（司机台用）向贯穿线（４１１线、４６１线）输出交流电压。辅助制动模式发生器（各车用）将４１１线、４６１线的交流电经过变压、整流后，供给制动控制单元ＢＣＵ，直接控制电空（ＥＰ）阀。由此构成不经由列车信息控制装置的制动控制指令通路。由于辅助制动继电器（ＳＢＮＲ）的常闭触点变为断开状态，指令线（１０号线）变为非加压状态，再生制动不会发挥作用。启用辅助制动模式，当动车组驾驶人员操纵制动手柄施加制动时，首车的辅助制动模式发生器（驾驶台用）根据制动手柄不同的位置会向首车和尾车辅助制动模式发生器（各车厢用）发送不同的制动指令。当首车和尾车的制动控制单元（ＢＣＵ）收到来自辅助制动模式发生器（各车厢用）的制动指令后，会控制首车和尾车的电空阀（ＥＰ阀）将制动电指令转换成一定比例的压缩空气压力信号，从而控制中继阀动作，打开制动风缸向带防滑装置的增压缸的充气气路，从而实施空气制动。
2动车组救援状态下制动系统的优化设计
2.1故障导向安全
1）模式切换阀的控制装置被使用时，多数为被救援工况，基于电磁阀使用寿命考虑，模式切换阀设计为被救援模式时失电，救援时得电。2）紧急电磁阀的控制避免电子控制单元故障时无法施加紧急制动，紧急电磁阀由车辆紧急指令线控制，并且为失电触发紧急制动。3）继电器D的控制考虑故障情况，电子控制单元上电或正常时继电器D得电。当电子控制单元故障或检测BP管异常减压时，继电器D失电，车辆紧急制动环线中的触点断开，触发全列车紧急制动，并仅在停车紧急复位后方可缓解。4）装置内部件故障考虑被救援时装置内部件可能的失效模式，BP气路中设置隔离塞门，在部件失效时，通过隔离塞门切断气路实施降级运行。5）BP管异常减压处于救援或被救援模式，BP管异常减压时（如BP管破裂），触发本车紧急制动，且仅在停车紧急复位后方可缓解。
2.2ＣＲＨ１原型动车组制动系统及救援技术
ＣＲＨ１型不锈钢车体动车组以瑞典Ｒｅｇｉｎａ Ｃ２００８型动车组为原型动车组进行研制。Ｒｅｇｉｎａ动车组由两节带司机室的动车或两个司机室动车中间加一辆拖车构成，可重联运行，１９９８年首次投入使用，应用于瑞典的区域通勤线路。Ｒｅｇｉｎａ动车组采用微机控制的直通电空制动系统，设有救援转换装置，可将救援动车组或机车的ＢＰ管减压量转化为电气制动指令。救援动车组时，救援转换装置可通过排空ＢＰ管压力输出紧急制动指令，无常用制动指令输出。
此外，动车组头车前端部设有外供电连接器，可由救援动车组或机车向被救援动车组输出３ＡＣ ３８０Ｖ／５０Ｈｚ交流电。被救援动车组在外供电模式下自动减载运行，应急通风、应急照明等正常工作，制动系统等所有低压系统均可正常工作。
2.3紧急制动UB触发条件
当满足以下任一条件时，将触发紧急制动UB。1）按下紧急制动按钮司机室设置的蘑菇头状紧急制动UB按钮被按下时，将触发紧急制动UB停车。2）紧急制动EB制动力不足当制动系统检测到列车施加紧急制动EB的减速度不能满足理论值要求时，将触发紧急制动UB停车。3）被救援时BP救援转换装置压力开关动作动车组被救援或救援其他车时，BP救援转换装置内的压力开关检测列车管气压小于400kPa（机车触发紧急制动压力值）时，将触发紧急制动UB停车。4）ATP系统安全保护动作ATP系统检测到紧急情况的安全保护动作，如列车超过规定速度，将触发紧急制动UB停车。5）列车失电在列车分离、紧急制动UB安全环路断开或失电、列车失电时，将触发紧急制动UB停车。
2.4常用制动
①在被救援状态时将车辆上的“模式旋钮”旋至“被救援”位，模式切换阀中的气动阀切断所在位置的BP气路。同时，电子控制单元通过“被救援模式”信号识别车辆状态。救援车通过BP管以BP减压量向回送救援转换装置输出制动级位指令，装置内的电子控制单元根据BP减压量转换成对应的常用制动电气指令，对应的制动级位继电器励磁。本动车组的BCU根据级位继电器的制动指令进行制动控制，实现被救援。②救援状态时将车辆上的“模式旋钮”旋至“救援”位，模式切换阀中的气动阀接通位置所在的BP气路。同时，电子控制单元通过“被救援模式”信号识别车辆状态。装置内的电子控制单元根据本车的常用制动电气指令，计算并控制电空变换阀输出先导压力，中继阀对先导压力进行流量放大后输出BP压力，向被救援动车组供排气。
2.5动车组运行过程中的实时诊断
制动系统在动车组运行过程中检测到空气制动被隔离、制动风缸压力低等条件时，将判断为制动不可用。动车组在运行过程中，还需要将有关运行参数、过程数据、故障数据通过网络传输到列车控制单元。当检测到制动系统故障时，将根据故障等级进行“故障-安全”控制，保证列车安全运行。列车控制系统将故障原因功能限制提示操作等信息告知司机便于其采取相关的补救措施。与紧急制动相关诊断有：安全环路空开断开、安全环路旁路、紧急制动施加、制动控制装置空开断开、紧急制动电磁阀故障、高低压力切换故障、摩擦制动施加故障、停放制动异常施加，紧急制动EB制动力不足等。
结语
本文对比了单管制与双管制制动系统及其主要应用车型，主要介绍了目前单管制制动系统救援与被救援的功能实现方法，设计了集成救援与被救援功能的回送救援转换装置，实现了单管制制动系统与非同型动车组的相互救援，并对非集成装置的功能进行了优化设计，经试验验证表明，满足车辆功能需求及设计标准要求。单管制制动系统通过回送救援转换装置，双管制制动系统通过备用制动，均能与非同型动车组相互救援，单管制制动系统的回送救援转换装置相对集成度高，制动力施加一致性好，响应迅速，维护维修方便，降低了成本。
参考文献
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