孙健 王嵩淞 崔杨 崔宇
大连机车车辆有限公司机车开发部制动室,辽宁 大连 116022
摘要:随着轨道交通技术的不断发展,对机车制动控制系统又提出了新的要求,系统网络化、模块化、智能化的同时更要能适用各种铁路标准,可适用于内燃机车、电力机车多种平台。多平台应用型的提高,可以应对快速设计,降低设计周期,提高了机车部件的通用率,同时减低了机车采购、配件等成本。
关键词:制动控制器;多平台;应用技术
1系统介绍
1.1制动控制器
制动控制器为机车乘务员操作接口,主要用于进行制动、缓解的指令操作,以给出相应指令控制机车/列车的制动作用。
制动控制器为组合型结构,设有自动制动手柄、单独制动手柄、紧急制动排风阀及相应的控制电路等。其中左侧为自动制动手柄、右侧为单独制动手柄。
制动控制器安装接口、位置功能、性能参数符合TJ/JW 100-2016《分布式网络智能模块机车空气制动系统暂行技术规范》和TJ/JW 046-2014 《交流传动机车制动控制器暂行技术条件》中相关规定。
1.2制动显示屏
制动显示屏采用分辨率800×600的10.4英寸按键式彩色液晶显示屏。显示屏使用DC110V电源,可在DC77V~DC137.5V电压范围内工作,配备有CAN通信接口,具备双CAN网络通讯能力,采用LED背光技术。显示屏在-40℃~70℃的温度范围内能正常运行,并且电气接口定义以及机械接口均满足TJ/JW 100-2016《分布式网络智能模块机车空气制动系统暂行技术规范》要求。
制动显示屏设有8个功能键F1-F8,用于菜单和功能选择。另设有3 个扩展按键,用于显示屏背光调节等功能。显示屏整体符合简统化的技术要求,总风缸、均衡风缸、列车管、制动缸压力和列车管充风流量的信息在主显示页面上,紧急制动、惩罚制动发生后在显示界面上有操作提示信息。制动显示屏上能查阅重要制动故障或事件信息。
制动显示屏能进行制动模式的相关操作设置,能进行机车车号等的设定,关键的设置设有密码保护。在进行列车管定压设置时,可选择500kPa或600kPa的定压设置,并且可以以±10kPa的幅度对定压进行调整。
制动显示屏开机启动时间不高于80s。
制动显示屏外形及显示界面设计遵循TJ/JW 100-2016《分布式网络智能模块机车空气制动控制系统暂行技术规范》中相关规定设计及简统化要求。
1.3电空控制单元
电空控制单元由列车管控制模块、制动缸控制模块、单独控制模块、空气制动阀模块、辅助功能模块、电源模块等模块及部件组成。电空控制单元能执行制动控制器、制动显示屏或机车其它相关系统的指令,实现制动功能要求。
1.4电气接口单元
电气接口单元功能包括:对外电气接口、对外网络接口、数据记录及查询、工况设置与保存等。
电气接口单元由CPU模块,CAN通信模块,MVB通信模块,电源模块,日志记录模块,I/O模块等组成。
1.5紧急阀
紧急阀安装在列车管上,当列车管压力的快速下降时,快速打开列车管排风口加速列车管紧急排风。其主要技术参数如下:
最高工作压力 1000kPa
环境温度 -50℃~ 70℃
触发压力 2s内压差达到350-500kPa(紧急制动时应能响应快速打开列车管至大气排风口,常用制动时无响应)
2多平台应用技术
CAB型制动系统已经在多个车型上进行了装车试制,并多个车型完成了运用考核试验和型式试验。
2.1电力机车平台应用技术
2.1.1制动部件布置
HXD3C机车制动柜安装于机械间靠近II端司机室侧,采用T型螺栓固定。制动显示器与制动控制器安装在操纵台上。电气接口模块集成在制动柜内部。紧急阀安装在机械间内机车中心位置。
2.1.2对外接口
1)安装接口
对于电力机车模块化、集成化高的特点,制动柜受安装空间限制,采用两组T型螺栓配合滑道的方式将制动柜固定于台架上,整合操作空间,增大了日常维护和安装其它设备所需的空间。此安装方式应用在所有的电力机车上。
2)管路接口
机车管路柜一般有顶部管路接口和底部管路接口,均预留管螺纹,通过卡套式管接头与管路连接。顶部管路接口主要包含与机车监控的传感器的接口风源接口。
底部管路均为控制管路,输出各管系的压力信号,控制机车各个管系。其与机车的管排系统连接。管路布局定义符合TJ/JW100的要求。
3)电气接口
制动柜左侧设有四个电连接器,用于制动系统与机车微机模拟电信号的传递。每个连接器的点位定义符合TJ/JW019的规定。由左至右的编号分别时X01、X02、X03、X04。
对比各型号的和谐3型机车,以上机械、管路接口基本一直,在制动系统的功能要求相同时,可以实现整体互换。
2.2内燃机车应用技术
2.2.1制动部件布置
内燃机车标准制动机装车方案进行了简统化。简统化制动柜采用两层方案,第一层设备为电空控制单元,第二层设备为停放控制模块、空压机启停控制压力开关、总风压力低保护压力开关、电气接口单元、接线箱模块和监控传感器气路板。制动柜的外形尺寸、安装接口与气路接口简统固定。接线箱模块安装3X3(对内对外均为3个矩形连接器)预留安装空间,对外连接器布置在制动柜正面。制动显示器与制动控制器安装在操纵台上,制动屏采取合屏MVB协议。紧急阀安装在冷却间内。
2.2.2对外接口
电气接口J1连接器是CAN通讯连接器,用于电气接口单元与电空控制单元CAN通讯,制动系统内部用。电气J2连接器为输入输出信号连接器,用于电气接口单元输入和输出硬线信号,制动系统内部用。电气J3连接器是MVB通讯连接器,用于电气接口单元与机车微机MVB通讯。电气J4连接器是以太网通讯连接器,用于电气接口单元与机车微机以太网通讯,J4-1优先使用,J4-2预留。电气J5连接器是USB连接器,用于电气接口单元数据下载。电气J6连接器是调试接口,用于电气接口单元调试使用。
2.3动车组平台应用技术
2.3.1制动部件布置
制动柜安装在机械间中后方,制动柜安装接口与既有机车保持一致,采用T型螺栓安装固定。制动柜设置制动缸、列车管、撒砂干燥、前向撒砂、后向撒砂、升弓控制、停放制动、踏面清扫、主断供风管路等接口,紧急放风阀设置在动力车中部。动力车开闭机构及尾部设置总风管及列车管折角塞门。
2.3.2对外接口
电气及网络接口符合TJ/JW 019-2014《电力机车制动系统对外电气接口技术要求》要求。
制动控制器符合TJ/JW 046—2014《交流传动机车制动控制器暂行技术条件》要求。
制动显示屏与微机显示屏互为冗余,正常工况下分屏显示,冗余工况下合屏显示。主界面显示主要内容有:均衡风缸压力、列车管压力、总风压力、制动缸压力、流量信息等。
3总结
中国标准制动机经过多年细致严谨的试验研究,已经完成了在电力、内燃双平台的通用安装通用应用。标准制动机多平台的成熟应用,极大提高了制动系统部件的通用率。对以后的设计工作极大地提高了设计效率,缩短了制动设计周期。同时新一代标准制动机的多平台是使用,加快了机车模块化、通用化的进程。也为新一代制动机多标准、多平台使用奠定了基础。
参考文献:
[1]黄冬冬, 刘泉, 唐亮. DK-2制动机与国外机车制动机技术特点对比分析研究[J]. 技术与市场, 2018(9):7-11.
[2]Li Huaxiang, 李华祥, Tong Lei,等. 交流传动电力机车平台建设及关键技术研究应用[C]// 中国智能交通协会, 2015.