李宁 姚海南 曾龙
中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266111
摘要:动车组具有紧急制动功能,紧急制动时列车施加最大制动力以实现快速停车当动力制动可用时,动力制动参与紧急制动过程,这样可以减小空气制动的机械磨耗介绍了目前动车组紧急制动力分级控制方式,重点对CRH380B型动车组紧急制动力分级控制功能进行了分析,并结合该功能对常用制动和相关产品可靠性等方面的影响提出了优化建议
关键词:动车组;紧急制动;分级控制
中图分类号:U369.2 文献标志码:B
1紧急制动力分级控制设计
1.1紧急制动力分级控制原理
制动控制单元由电子制动控制单元和气动制动控制单元组成,电子制动控制单元负责接收列车电气指令并将电气指令转换为具体控制指令,对气动制动控制单元上的电气阀类部件进行控制,同时采集气动制动控制单元上的压力信号如图1所示,CRH380B型动车组制动控制系统气动控制部分主要由电空转换模块02紧急制动电磁阀03空重车调整阀05双比例中继阀07(以下简称“中继阀”)和中继阀压力切换控制用电磁阀08(以下简称“电磁阀”)和压力开关09等组成
图1制动控制模块气路原理图
1.2中继阀双比例控制工作原理
图2为中继阀工作示意图如图2(a)所示,缓解时,Cv压力为0,活塞组件(abh)左移处于缓解位,阀座V1开启,阀座V2关闭,C压力通过排风口O1排至0如图2(b)所示,制动时,Cv压力同时作用于活塞b和h的表面,由于活塞h的面积较大,因此作用于活塞h上的力更大,整个活塞组件顶开阀头c,阀座V1关闭,阀座V2开启,R压力通过阀座V2流向制动缸,随着制动缸压力的升高,活塞组件(abh)产生回移力,向左移动以关闭阀座V2,当阀座V1和V2都关闭时,活塞组件上作用力平衡,制动缸处于保压状态,如图2(c)所示当Cv压力升高时,活塞组件会向右移动重新打开阀座V2,R压力继续向制动缸充风,直到活塞组件再次达到力平衡,C压力重新与Cv压力建立比例关系当Cv压力降低时,C压力作用于活塞组件上的回移力会使活塞组件向左移动打开阀座V1,制动缸压缩空气通过O1排出,直到活塞组件再次达到力平衡,C压力重新与Cv压力建立比例关系当控制压力F口输入控制压力时,转换阀芯f在控制压力的作用下向左移动,中继阀活塞a左端气腔通过O3口与大气相连,此时中继阀处于低阶压力输出比例状态;当控制压力F为0时,转换阀芯f在弹簧g作用下向右移动,活塞a左端气腔与C压力通路连通,此时中继阀处于高阶压力输出比例状态通过对中继阀活塞组件进行受力分析,可以得到中继阀输出比例与活塞组件面积关系低阶压力输出比例关系见公式(1):(a)
图2中继阀工作示意图
1.3紧急制动力控制逻辑
CRH380B型动车组高低阶制动压力切换触发源包括:车速及动车动力制动是否可用动车和拖车高低阶制动压力速度切换点分别为255km/h和300km/h当速度高于切换点时,动车和拖车均切换至低阶压力状态;当速度低于切换点时,拖车切换至高阶压力状态,对于动车动力制动可用时保持低阶状态,否则切换至高阶状态,动力制动可用信号由牵引控制单元(TCU)发送给动车的电子制动控制单元(EBCU)
1.4故障诊断
紧急制动力分级控制功能故障会对紧急制动产生影响“高阶制动模式故障”发生时,动车组速度小于切换速度时,将无法施加高阶制动力,导致整车制动力不足,制动距离延长“低阶制动模式故障”发生时,动车组速度大于切换速度时,始终施加高阶制动力,无法转换为低阶制动力,会造成制动盘热负荷过大,影响制动盘使用寿命
2紧急制动力分级控制功能分析
常用制动时,高低阶切换触发依然有效,由于高阶和低阶两种状态输出制动缸的最大压力不同,高阶状态车辆最大可用制动力大于低阶状态车辆最大可用制动力,动车组根据各车最大可用制动力进行常用制动力分配拖车切换至高阶状态,动车依然保持低阶状态,动车和拖车所承担的制动力重新进行分配,由于拖车切换至高阶状态后最大可用制动力变大,所以承担更多制动力,拖车制动缸压力出现阶梯式升高,动车相应承担更少制动力,动车制动缸压力出现阶梯式降低;同理,当动车组减速至255km/h时,拖车制动缸压力出现阶梯式降低,动车制动缸压力出现阶梯式升高显然,由于高低阶切换时常用制动力需重新分配,制动缸压力出现阶梯式变化,将增加常用制动时列车冲动,对乘客乘坐舒适性造成一定影响
结论
本文对CRH380B型动车组紧急制动力分级控制功能进行了分析,该功能在常用制动时将导致列车冲动增加,同时会降低电磁阀和中继阀使用寿命,也会对产品可靠性产生影响对此,本文给出了制动力分级控制功能优化建议方案,通过调整高低阶切换条件,可以减小常用制动时列车冲动,同时提高电磁阀和中继阀的可靠性和使用寿命
参考文献:
[1]王磊,李国栋,李松,王志龙,肖宇,乔峰.出口澳大利亚双层动车组制动系统的研制[J].铁道车辆,2021,59(01):78-81.
[2]刘志坚,赖威任,范远政.基于城际动车组轴温实时检测系统的优化设计[J].广东科技,2021,30(02):74-78.
[3]张军磊.出口哥斯达黎加液传内燃动车组制动系统研制[J].铁道机车与动车,2021(01):33-37+6.
[4]姜航,罗昭强,李尚宇,阴昀.CR400BF型中国标准动车组司机警惕装置功能原理[C].中国智能交通协会.第十五届中国智能交通年会科技论文集(2).中国智能交通协会:中国智能交通协会,2020:181-185.
[5]赵志鹏,王翔.应用于复兴号的C3车载设备紧急制动技术研究[C].中国智能交通协会.第十三届中国智能交通年会大会论文集.中国智能交通协会:中国智能交通协会,2018:535-541.
[6]刘海龙,于佳,汪维韬,贾伟男,王波.浅析国内混合动力动车组的制动系统及关键技术[C].中国智能交通协会.第十三届中国智能交通年会大会论文集.中国智能交通协会:中国智能交通协会,2018:791-796.
[7]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].中国铁道学会车辆委员会.和谐共赢创新发展——旅客列车制动技术交流会论文集.中国铁道学会车辆委员会:中国铁道学会,2017:16-23.
[8]林晖,闫志强,李菲.动力集中动车组制动系统方案设计与研究[C].中国铁道学会车辆委员会.和谐共赢创新发展——旅客列车制动技术交流会论文集.中国铁道学会车辆委员会:中国铁道学会,2017:24-31.