郭小行 梁建全 朱立強(qiáng) 陳磊
【摘 要】為了確保列車運(yùn)行過程中,制動系統(tǒng)能隨時正常可靠地工作,和諧號動車組在每次上線運(yùn)行之前,必須進(jìn)行制動試驗,以確認(rèn)制動系統(tǒng)各項功能是否正常。制動試驗的順利通過是列車運(yùn)行安全的重要保證,制動有效率是制動試驗的重要指標(biāo)。本文通過對和諧號動車組制動系統(tǒng)、制動有效率進(jìn)行分析,說明制動有效率丟失并不完全說明制動系統(tǒng)失效,并提供了解決制動有效率丟失故障的方法。
【關(guān)鍵詞】動車組 有效率 制動試驗
1 前言
為了確保列車運(yùn)行過程中,制動系統(tǒng)能隨時正常可靠地工作,和諧號動車組在每次上線運(yùn)行之前,必須進(jìn)行制動試驗,以確認(rèn)制動系統(tǒng)各項功能是否正常。制動試驗結(jié)束之后,制動系統(tǒng)將根據(jù)摩擦制動有效的車輛的數(shù)量計算當(dāng)前制動有效率值,并顯示在司機(jī)顯示屏(HMI)上。制動試驗的順利通過是列車運(yùn)行安全的重要保證。為了確保在緊急情況下,能夠可靠施加緊急制動使列車安全停車,制動試驗最重要的一項是確認(rèn)列車緊急制動有效率。在緊急制動有效率低于100%的條件下,列車必須限速運(yùn)行。
2 制動系統(tǒng)與制動有效率分析
2.1制動系統(tǒng)分析
直通式電空制動系統(tǒng)由電子制動控制單元EBCU控制:EBCU接收并解讀來自制動控制手柄或列車控制系統(tǒng)的制動指令,然后控制空氣制動控制單元PBCU執(zhí)行空氣制動。空氣制動主要部件如圖1所示。
圖1空氣制動原理圖
2.1.1常用制動
在PBCU內(nèi),常用制動電磁閥< B1.1、B1.2 >將來自EBCU的電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的預(yù)控制空氣壓力。常用制動時,緊急電磁閥< B2 >關(guān)閉,從常用制動電磁閥來的壓縮空氣經(jīng)稱重閥< E >進(jìn)入中繼閥< RV >,經(jīng)過中繼閥流量放大后輸出。常用制動時,制動力隨載重變化的調(diào)整由EBCU進(jìn)行控制。
2.1.2緊急制動
緊急制動時,緊急制動安全回路斷開,緊急電磁閥得電,從總風(fēng)管來的壓縮空氣經(jīng)緊急電磁閥進(jìn)入稱重閥和中繼閥,施加與載荷相應(yīng)的緊急制動壓力;此時,如EBCU處于正常工作狀態(tài),可同時控制電空轉(zhuǎn)換閥產(chǎn)生緊急制動壓力。緊急制動指令同時也發(fā)送給備用的自動式空氣制動系統(tǒng):制動管的壓縮空氣也通過一個緊急排風(fēng)閥迅速排空,繼而觸發(fā)分配閥< DV >產(chǎn)生緊急制動動作。直通式制動壓力與自動式制動壓力在雙向止回閥< D >進(jìn)行比較,較大者經(jīng)稱重閥到達(dá)中繼閥,最終完成對制動缸壓力的控制。
2.1.3備用制動
司機(jī)可通過司機(jī)室備用制動控制手柄控制列車管的充/排風(fēng),通過各車PBCU中分配閥和中繼閥實現(xiàn)自動式空氣制動的施加/緩解動作。備用制動時,列車管的壓縮空氣進(jìn)入分配閥,分配閥根據(jù)列車管壓力轉(zhuǎn)換控制輸出壓力,經(jīng)雙向止回閥< D >進(jìn)行比較后輸出到中繼閥。
2.2制動有效率分析
制動有效率的試驗主要通過直接制動、間接制動和緊急制動三項試驗來進(jìn)行。試驗中每輛車的本地制動控制單元(BCU)并行發(fā)送“摩擦制動施加狀態(tài)”、“摩擦制動緩解狀態(tài)”、“摩擦制動隔離狀態(tài)”及“摩擦制動有效狀態(tài)”的信息。這些狀態(tài)信息通過網(wǎng)絡(luò)反饋給HMI,這樣,司機(jī)就可以在制動試驗期間通過HMI監(jiān)控摩擦制動的施加、緩解及隔離的狀態(tài),而且司機(jī)可以看到制動是正常還是異常。
制動試驗中制動有效率正常的條件如下:
(1)與摩擦制動有關(guān)的隔離塞門狀態(tài)正常:直通式電空制動隔離電磁閥< A1 >,直通式電空制動、間接制動隔離電磁閥< A2 >,間接制動隔離電磁閥< A3 >,制動缸隔離電磁閥< A5 >,分配閥隔離電磁閥< A4 >都應(yīng)處于開通狀態(tài)。
(2)電磁閥< B4 >的狀態(tài)正常。
(3)下列壓力測量正確:1)由壓力傳感器< B1.3 >測量的直接制動預(yù)控制壓力;2)由壓力傳感器< C2 >測量的間接制動預(yù)控制壓力;3)由壓力傳感器< C3 >測量的制動缸壓力;4)由壓力傳感器< C1 >測量的總風(fēng)壓力大于6.5bar;5)經(jīng)直接制動的緊急制動閥< B2 >實施的緊急制動正常工作;6)由間接制動經(jīng)分配閥< DV >和雙向止回閥< D >實施的緊急制動正常工作;7)高/低壓比的控制正常工作;8)由壓力傳感器< C4 >和< C5 >測量的列車管壓力正常。
2.3制動有效率丟失分析
制動試驗結(jié)束后,制動系統(tǒng)將計算當(dāng)前制動有效率值,并上報HMI。試驗過程中如果檢測到異常,將會造成動車組制動有效率丟失,但此時并不一定是制動系統(tǒng)功能失效,也可能是個別感應(yīng)元件的故障或者壓力傳感器零點(diǎn)漂移。制動有效率丟失的表現(xiàn)主要有單車制動效率丟失和單元制動效率丟失。
2.3.1 單車制動有效率丟失
單車制動有效率丟失即動車組個別車輛的制動有效率丟失,此類情況主要由常用制動、緊急制動的控制氣路引起,并伴隨相應(yīng)的故障代碼。如前所述,施加緊急制動后,緊急制動閥< B2 >動作產(chǎn)生緊急制動。同時,在緊急制動情況下,常用制動控制作為冗余控制,產(chǎn)生一定的預(yù)控壓力。緊急制動緩解后,理想情況下,緊急制動閥失電,由緊急制動閥動作產(chǎn)生的緊急制動緩解。因緊急制動也同樣通過間接制動作用,列車管充風(fēng)需要一定的時間,此時常用制動作為冗余控制,仍保持有預(yù)控壓力。緊急制動施加或緩解時,BCU會對預(yù)控壓力的上升和下降時間進(jìn)行檢測,如果電磁閥故障以致制動施加或緩解時間過長,則認(rèn)為單車制動有效率丟失。
此外,制動施加或緩解的狀態(tài)通過壓力傳感器< C3 >進(jìn)行監(jiān)測,其穩(wěn)定性也直接影響到對制動施加和緩解的判斷,當(dāng)壓力傳感器故障時也會導(dǎo)致制動有效率丟失。
2.3.2單元制動有效率丟失
8輛編組的動車組分兩個牽引單元,四個車為一個牽引單元。制動系統(tǒng)的管理模式是:主控端頭車BCU為列車制動管理系統(tǒng)(TBM),其負(fù)責(zé)向動車組中兩個牽引單元的頭車BCU(即單元制動管理系統(tǒng)SBM)進(jìn)行制動管理。SBM負(fù)責(zé)向本單元的四個車的制動BCU進(jìn)行管理。因此,單元制動有效率丟失的主要問題是SBM存在故障。在每個牽引單元的頭車BCU中設(shè)有壓力傳感器< C4 >,用于檢測列車管壓力,而中間車則不具備此功能。頭車的BCU(SBM)依據(jù)該值對本單元的間接制動性能進(jìn)行診斷,所以其檢測值的準(zhǔn)確性直接影響到本單元的制動有效率。如果列車管壓力傳感器故障則會引起單元制動有效率丟失。這種情況可以通過更換壓力傳感器解決。
3 結(jié)語
制動有效率是對制動功能的綜合檢測,無論是單車制動有效率丟失還是單元制動有效率丟失,并不完全代表制動功能失效,可能只是其中的某個指標(biāo)不符合判定標(biāo)準(zhǔn)。由于制動試驗、故障查找的時間較長,從動車組運(yùn)營的安全、快捷等方面考慮,在實際運(yùn)用過程中發(fā)現(xiàn)制動有效率丟失時,可以按相關(guān)文件進(jìn)行應(yīng)急處理。通過運(yùn)營經(jīng)驗的不斷積累,對問題原因的深入分析,對軟硬件進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,目前已經(jīng)大大減少了該類情況發(fā)生的頻率。
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1作者簡介:郭小行,女,工學(xué)碩士學(xué)位,工程師,主要從事動車組制動系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計工作,曾參與設(shè)計多種車型的制動系統(tǒng)方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。