高速动车组制动技术概述

发表时间:2020/5/18   来源:《基层建设》2019年第35期   作者:吴天宇 张阳 吴艳鹏 刘欢 赵庆龙 陆东宇
[导读] 摘要:近年来随着科学技术发展高速通车,无论是从控制系统或制动系统上都需要实现优化,本研究结合国内外动车制动方式,以及制动系统的重要构成,针对当前国内高速动车组制动技术进行深入探讨。
        中车长春轨道客车股份有限公司  吉林长春  130062
        摘要:近年来随着科学技术发展高速通车,无论是从控制系统或制动系统上都需要实现优化,本研究结合国内外动车制动方式,以及制动系统的重要构成,针对当前国内高速动车组制动技术进行深入探讨。
        关键词:高速动车组;制动技术
        近年来在科技技术的推动下,国内高速动车组也实现快速发展,尤其在制动技术等方面能够吸取西方发达达国家高速列车制动技术经验,实现自主创新研发,在技术上获得了长远发展。当前国内动车实现了250公里速度级别以及350公里速度级别甚至更高速度级别的自动系统应用,能够为国内高速通车主提供安全可靠的自动系统。
        1 制动方式
        制动技术是动车组运行中的关键技术,根据制动方式可将其分为两种类型:粘着制动和非粘着制动。粘着制动是借助轮轨摩擦作用,能够使动车组形成制动力,如果由牵引电机形成电制动和通过制动缸形成空气制动。非粘者制动是借助外力使其产生制动力,最终达到停车的效果,比如磁轨制动,风阻制动以及涡流制动等。粘着制动是当前国内高速列车制动重要来源,而非粘着制动大多是一种辅助制动。在处于高速条件下能够为动车运行提供制动力。针对当前高速动车组常使用的是粘着制动,因此本研究主要进行相关制动技术的分析,严格制动是由两部分构成,包括空气制动和电制动系统,动车制动常采用复合制动。在列车制动过程中首先采用电制动,如果在该制动条件不足的情况下,需要借助空气制动进行辅助,进而能够降低制动装置中对于部分零部件的磨损程度。
        2  电制动系统
        首先为再生制动。在牵引工况下,动车主会受到电工接受接触网的作用,并且使牵引变流器发生逆变,将电力供给电动机,当列车需要制动时,该电动机会受到牵引交流器的控制,切断电源,并为发电机所使用。在列车需要制动过程中会由牵引电动机改为三相交流电,之后由牵引电流器转为单相交流电。最后由主变压器进行升压后反馈给接触网,此时会将动车动能变为电能。其次,是电阻制动。制动电阻设置在动车组的主回路中,当列车在制动过程中,再生电能不能及时反馈给电网时,可由牵引电机和制动电阻共同组成制动回路,然后牵引电机发出的电能经由制动电阻将其变为热能被充分消散。
        3 空气制动系统
        空气制动系统的构成,包括基础制动装置,风源装置以及自动控制装置,其中自动控制装置也是整个系统的关键部分,能够负责制动指令的接收,对其实现有效控制,同时还可实现对动车动力的有效分配,计算。风云装置是重要的源动力,在动车组中包括辅助空压机以及主控压机两部分,基础智能装置是智能系统中的重要执行机构,能够负责将制动压力作用于车轮中,使轮轨之间形成摩擦力,进而实现制动效果。自动控制的装置是有紧急制动常用制动以及保持停放制动这4个方式构成的第一,对于常用制动来说能够满足正常控车需求,一旦发出常用制动指令之后需要由司机通过司机室控制企业来操作,在制动过程中采用电控符合方式,但通常首先会启动电自动方式,如果在该制动方式供应不足的条件下,需要借助空气制动进行补充,通常常用制动是预先制定好的自动减速,来实现列车减速或者对停车进行有效控制。
        制动控制装置通常由常用制动、紧急制动、停放制动和保持制动四部分组成。(1)常用制动。

设置常用制动的目的,是为了满足司机正常控车的需求。常用制动指令的发出,一般由司机通过司机室内的制动控制器操作完成,列车制动时采用电控复合制动方式,但最先使用的是电制动,如电制动供应不足时,由空气制动来补充。一般情况下,常用制动是基于预先已经设定好的制动减速度来对列车的减速或停车进行控制,一般制动冲动应控制在0.75m/s3以内。除此之外也需要结合列车的实际运行安全需求,由自动列车保护发出常用制动指令,包括中等、最大、最小指令等,之后完成列车的减速或停车控制。(2)紧急制动包括两种方式,纯空气自动以及电控复合紧急制动这两种方式。紧急制动是在处于紧急情况时会使列车快速停住而采取的一种这种模式,在操纵台控制器中设有该开关,需要由司机人员操作自动列车保护系统,可根据安全需求发出停车指令。为确保列车实现安全运行,在动车组中设置了贯穿整车的紧急制动指令,根据自动触发装置条件即可触发电控复合紧急制动,同时也可以触发纯空气紧急制动。(3)停放制动。停放制动的设置是为动车组在无电、无风时防止动车出现溜车现象而设置的一种制动功能。动车停放制动通常可通过两种方式实现,一是釆用储能式停放制动单元缸。二是釆用不同型式的铁靴。(4)保持制动。保持制动是为了满足动车组沿途坡道的需求而设置的一种制的功能。动车停车时,制动控制装置会自动对其施加一定的制动力。当动车组在坡道上启动时,一定要保证制动系统发挥其应有的作用,防止列车出现溜车现象。当接收到保持制动信号时,司机将通过司机室内的旁路开关将保持制动进行解除。
        风源装置由三部分组成:空气压缩机装置、干燥装置和风缸。配置风源装置时,需对动车组的哈耗风量进行核算,然后根据耗风量的大小,选择排量合适的空气压缩机。高速动车组中压缩机的选用一般有两种,活塞式空气压缩机和螺旋式空气压缩机。活塞式空气压缩机主要是依靠内部活塞反复运动而产生动车组所需的压缩空气。螺旋式空气压缩机是通过阴螺杆、阳螺杆的反复转动,从而对螺杆缝隙中的气体加以压缩,从而产生一定的压缩空气。由于螺杆式空气压缩机具有振动小、噪音低,体积小,排气压力稳定等优点,因此在高速动车组中得到广泛的应用。在动车组的空气压缩机的每条输出管道上都设有干燥装置,目的是为了祛除压缩空气中的水分,避免或减少管道、用气设备以及风缸等设备出现腐蚀现象。干燥装置通常采用两种类型:双塔式干燥装置和膜式干燥装置。在动车组的每辆车上都装有总风缸、控制风缸和制动风缸。并且风缸容积最终根据耗风量的大小计算而定。同时为了防止总风缸压力过大,在每辆车上的总风缸处都设有安全阀。
        基础制动装置。基础制动装置通常分为,盘型制动和踏面制动两种。踏面制动是将闸瓦作用于动车车轮的踏面上,产生动车制动时所需的摩擦力。盘型制动是在动车车轮或车轴部位设置制动盘,再由制动钳产生一定的压紧力并作用于闸片上,最后由制动盘与制动闸片之间产生摩擦力而达到制动作用。
        小结
        随着高速列车技术的不断发展和创新,制动系统未来发展趋势会以安全、可靠和环保节能为目标,最终向高智能、高自动化方向发展。
        参考文献:
        [1]张新永;高珊;孟庆栋;朱立强;陈玄圣;. AMESim在高速动车组制动系统HIL试验台上的应用[C]// 和谐共赢创新发展——旅客列车制动技术交流会. 0.
        [2]李培署;王风洲;. 我国高速动车组制动技术现状及未来技术发展探讨[C]// 和谐共赢创新发展——旅客列车制动技术交流会. 0.
        [3]靳帅. CRH3型动车组制动防滑保护系统简介[J]. 军民两用技术与产品,2018(22).
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