摘要:静态制动调试试验是动车组调试的重要组成部分,能够有效地判定动车组在不同速度下制动力输出的大小以及再生制动与空气制动的分配等是否正确。制动调试试验工况复杂,需要的外部设备和电器连接线较多,容易出现故障。
关键词:动车组;静态调;故障
1 引言
自动化制动静态调试方法充分利用现代车上的数字信号、模拟信号和压力测试点,获取车辆的制动压力、防滑曲线、充风时间、压力开关的闭合与断开等,所有试验数据具有可追溯性,提供数字支持和直观判断。静态调试所需时间大大缩减,劳动强度直线降低,调试过程的人身安全得到保证,提升试验自动化,提高数据准确度。
2 地铁车辆制动静态调试内容
城轨地铁车辆制动信息数字集成化试验方法研究的主要内容是城轨车辆在进行静态调试时,如何获取被试车辆的手柄状态、制动压力、开关量、保压和计时,以及动态调试时防滑动作的性能、动作过程,同时获取以上信息与时间的直接关系。城轨地铁车辆制动系统的静态调试内容主要包括供风系统和用风系统。供风系统由空压机组、双塔干燥器、安全阀、压力开关、测试接口、软管及除制动以外的用风单元组成旧;用风系统由空气悬挂系统、基础制动装置、停放制动系统、受电弓(或集电靴)用风系统、风笛和刮雨器等部件组成。目前国内生产的城轨车辆,在进行制动系统静态调试时多采用指针式压力表或数字压力来测量,缺点主要有:仪表与车辆监测点相连通的快速插头,在频繁插拔过程中占用很长的调试时间,工作效率低;在车辆通电调试时,车下操作危险;信息的检测通过仪表、万用表和秒表配合来完成,受到静态逆变器、空调、空气压缩机等设备噪声的影响,所得试验结果偶尔性较大,为了获得良好试验结果,多采用重复试验的方式;试验过程及结果不具有追溯性,没有原始数据供参考或分析。因此,研究基于自动化的静态试验方法具有重要意义。
在制动调试过程中,停放制动压力开关用来指示停放制动的施加与缓解,缓解时为高电平,施加时为低电平;总风压力开关用于控制紧急制动的触发与缓解,高电平时,紧急制动缓解(紧急制动缓解的必要条件),低电平时,触发并施加紧急制动;空压机启动信号用于控制空压机的启动与停止,当总风压力降低,压力开关闭合(高电平),空压机开始打风;当总风压力上升,压力开关断开(低电平),空压机停止打风;备用压力开关主控压力开关失效时,启动备用压力开关,总风压力降低时,压力开关闭合(高电平),空压机开始打风;当总风压力上升,压力开关断开(低电平),空压机停止打风;受电弓辅助压力开关用于检测和显示受电弓的状态,当压力降低,压力开关断开,指示为降弓状态,当压力升高,压力开关闭合,指示为升弓状态。车辆开关量信号需要对信号进行调理,信号调理板的作用主要是光电隔离和电压调整,将车辆开关量信号转换为 DCl2V 和 0 的数字信号。DAM-E3011 为数据采集模块,它有 8 路隔离数字量输入和 1 路隔离数字量输出模块。逻辑电平表示 +1V;逻辑电平表示 +4V ～ +30V。输出集电极开路 30V,200mA 最大负载;隔离电压 3750V;电源未调理 DC+10V ～ +30V。从车辆过来的数字信号都共地,这样可以减少接线的数量和长度,易于操作。信号调理板与数字采集模块 DAM-E3011 之间通过较细的电缆进行连接,数字采集模块 DAM-E3011 的负输入端都接在一起,共地,便于采集模块盒内电缆的连接。
3 车辆制动静态调试
3.1 制动压力测试
以安装了铁科院制动系统的地铁车辆的制动试验为例进行测试,铁科院 TKQ 制动系统的 BC 压力都是通过中继阀向外输出的,测试点分别在 4 根轴的防滑阀 G1 之后,压力传感器通过测试接头 SCA-1/4-EMA-3 安装于压力测试点上,可以直接检测 BC压力值,此装置安装牢固,不会影响到车辆静态和动态运行的安全性。将司控器手柄置于惰行位“N”,然后拉至 B1,列车的压力为一级制动压力。
3.2 充风试验
排空列车总风缸压力,主控端操作空压机打风并记录其充风的全部过程,空压机开始打风启动信号为高电平,总风缸充风结束,空压机控制信号转为低电平,空压机停止打风,测试记录空压机的打风时间为 13min9S。通过充风试验实现溢流阀开启和关闭压力、减压阀输出值、停放制动动作压力、空压机启动和停止压力等压力值的检测记录;测得溢流阀的开启压力为 674kPa、溢流阀开启到空簧充满风的时间为 5min53S、空簧减压阀的输出压力为 579kPa。停放压力开关的动作压力信号“停放压力”由低电平变为高电平时,此时的压力为压力开关的闭合压力,测得值为 509kPa;停放减压阀的输出压力为 593kPa。在初次打风过程中,紧急压力开关 B13.14 发生动作,在数字信号“紧急触发”由低电平变为高电平时,测得紧急压力开关的闭合压力值为720kPa。利用同样的方法,可以分别得到空载和满载状态下的各级制动缸压力(包括无级或有级变速)、停放压力开关的断开压力和停放制动施加的动作过程、紧急压力开关的断开压力、空压机启动压力开关的断开压力和闭合压力,以及车辆保压过程,可以快速准确地找出泄漏点。
4 动车组静态制动调试故障处理
制动系统是动车组的核心系统之一,其性能决定车辆运行安全,为确保动车组运行中制动系统功能正常,在车辆运用前需进行制动性能检查,及时发现未消除的隐形故障,保证制动系统性能的安全、可靠。系统性能检查一般通过制动试验实现,制动试验设计时需要考虑检查项点的全面性,确保隐形故障在制动试验时均能被发现,考虑故障发现的及时性,同时兼顾最大限度不影响车辆运用效率,制动系统试验的检查项点及试验频度均需适中。我国既有高速动车组因设计平台的差异,制动试验的方法不尽相同,若试验时间较长将影响列车及时出库,若试验失败后,不能给司机有效提示,将无法及时快速解决问题,可能会导致车辆无法出库,影响线路运用秩序。因此,有必要结合国内列车制动系统的试验现状,设计适合我国动车组自动高效的制动试验。
为了在车辆静态条件下,验证制动系统在各速度点、各制动级位下的空气制动动作是否正常,进行制动自检试验。
(1)司机室操控台设置“车上试验(空档)”按钮,网络系统通过硬线接收该信号,并将该信号的状态通过光纤网络发送至各制动控制单元(Brake Control Unit,简称BCU);同时通过司机的选择,由网络系统将需要实施的各速度点通过bit位的形式发送给各BCU;司机在各速度点下,通过操作司机制动手柄,施加1级、4级、7级和EB各制动级位。通过光纤网络接收“车上试验”信号,进入自检模式。并根据接收到的各速度点和制动级位,实施纯空气制动,并将达到的BC压力大小通过光纤网络反馈至网络系统。
(3)司机根据实施的试验项点,以及BCU反馈的空气制动力大小,结合制动厂家提供的理论值,判断各车辆的空气制动施加是否正常。另外,司机可通过操作司机制动手柄,施加各制动级位,通过司机屏幕确认静态条件各车辆的空气制动施加是否正常。每次出库前司机可通过操作司机制动手柄施加快速、7级制动及制动缓解,通过观察司机屏的BC压力确定制动性能是否正常。
参考文献:
[1] 万宇.广州地铁 4 号线列车 EP2002 制动系统介绍及故障分析.[J],铁道机车车辆,2013
[2] 张和平.南京地铁车辆制动系统特点分析 [J].机车电传动,2014