針對動車組制動系統(tǒng)故障診斷略議安全策略

李冬軍 曹昱

摘要：鐵路運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，動車的正常運(yùn)行直接關(guān)系到我國的人流與物流效率，還關(guān)系到我國現(xiàn)代化建設(shè)的未來發(fā)展，所以我們應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注動車的運(yùn)行安全。下面本文主要論述了動車組制動系統(tǒng)的組成部分，深入分析了動車組制動系統(tǒng)的故障診斷及安全策略，希望能夠有效提升動車組制動系統(tǒng)的運(yùn)行安全，推動我國動車的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：動車；制動系統(tǒng)；故障診斷；安全策略

1引言

我們都知道，制動系統(tǒng)的工作狀況直接關(guān)系到行車安全，動車制動系統(tǒng)能夠確保動車的正常穩(wěn)定運(yùn)行，因此我們應(yīng)該選擇安全性較高、性能較強(qiáng)的制動系統(tǒng)設(shè)備。然而，任何系統(tǒng)都不是一成不變的，通常會有一些故障產(chǎn)生，列車制動系統(tǒng)發(fā)生故障的原因以及不同的故障會導(dǎo)致怎樣的后果？列車運(yùn)行過程中如何進(jìn)行安全保障？這些問題都是本文論述的核心。

2動車組制動系統(tǒng)的組成部分

到目前為止，我國已經(jīng)正常運(yùn)行的動車組有很多，所有的動車組合起來形成了CRH系列。CRH系列動車組的制動系統(tǒng)均為電氣指令微機(jī)控制的電空復(fù)合制動，這是一種復(fù)合動力組成的動車制動力。動力制動屬于電制動的范疇，以再生制動的方式存在于動車組上。在動車制動系統(tǒng)中動力（再生）制動被廣泛使用，其制動過程為，最初依賴于再生制動，在其制動力不足的情況下，采用空氣制動。當(dāng)列車低速運(yùn)行時(shí)，動力制動能力減弱，甚至可能為零。在低速階段空氣制動逐步取代動力制動，充當(dāng)動車的制動力。此外，CRH系列動車組屬于動力分散模式，其制動系統(tǒng)以分散的方式，設(shè)置在各個車輛上的制動子系統(tǒng)設(shè)備，通過有效的協(xié)同，從而使列車具有足夠的制動力，保障了行車安全。

3動車制動系統(tǒng)的故障診斷

3.1制動系統(tǒng)的故障診斷系統(tǒng)介紹

制動系統(tǒng)的故障診斷的主要任務(wù)就是完成列車總線間通訊的診斷、板卡自檢、板器件診斷（如壓力傳感器、速度傳感器等）、卡間CAN通訊診斷、子系統(tǒng)診斷（如防滑系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)等）以及系統(tǒng)級診斷（列車配置、列車制動有效率、列車制動力分配等）。各個車輛的制動控制單元內(nèi)存儲著各自的故障診斷結(jié)果，存儲內(nèi)容通常有故障產(chǎn)生的具體時(shí)間、故障代碼、消除故障的時(shí)間、產(chǎn)生該故障的次數(shù)，這些數(shù)據(jù)一方面便于分析產(chǎn)生故障因素，一方面能夠記錄產(chǎn)生故障時(shí)刻列車的運(yùn)行工況，實(shí)現(xiàn)對故障的統(tǒng)計(jì)。除存儲功能之外，故障診斷的結(jié)果還能夠及時(shí)通過多功能列車總線（MVB）傳送于司機(jī)顯示屏以及列車中央控制單元（CCU），列車中央控制單元對接收到的故障信息進(jìn)行判斷，分析其對對行車安全的影響程度來做出限速或者是觸發(fā)緊急停車的決策，司機(jī)需要依據(jù)顯示屏的提示采取相應(yīng)的處理措施。

3.2制動系統(tǒng)的診斷功能

動車制動系統(tǒng)的故障診斷具有很多功能，主要有以下兩種：第一，制動系統(tǒng)具有故障診斷技監(jiān)測功能。制動系統(tǒng)產(chǎn)生的故障，如列車管泄漏、制動不緩解或者是停放制動無法施加等等。此類型故障通過代碼的形式儲存于BCU中，并通過MVB診斷端口傳遞給列車診斷系統(tǒng)。第二，制動系統(tǒng)的狀態(tài)診斷。有時(shí)候制動系統(tǒng)的特定功能以及部件的某些當(dāng)前狀態(tài)，這些情況雖然不屬于故障，但在某些特定條件下可能會引起故障，如乘客緊急拉手被拉下或者是隔離塞門被關(guān)閉等。

3.3制動系統(tǒng)的故障診斷任務(wù)

第一，需要在開車前進(jìn)行系統(tǒng)檢查。動車組正常運(yùn)行之前，應(yīng)該按照相關(guān)要求完成制動系統(tǒng)的測試，全方位的檢查列車制動系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。系統(tǒng)會將檢測結(jié)果存儲，上報(bào)于動車組列車中央診斷系統(tǒng)，并且將制動測試結(jié)果數(shù)據(jù)提供給司機(jī)。第二，動車組運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)診斷。在動車組啟動行駛之后，其相關(guān)過程數(shù)據(jù)、運(yùn)行參數(shù)以及故障數(shù)據(jù)將通過MVB接口實(shí)時(shí)上報(bào)于中央診斷系統(tǒng)，以便于監(jiān)控并及時(shí)發(fā)現(xiàn)動車產(chǎn)生的故障與錯誤。若是檢測到制動系統(tǒng)故障時(shí)，列車制動控制系統(tǒng)將依據(jù)故障等級自動進(jìn)行控制，保障列車運(yùn)行的安全。列車診斷系統(tǒng)能夠?qū)⒐δ芟拗?、故障原因以及具體的提示操作等信息傳輸至顯示屏，告知司機(jī)、列車工作人員，方便其做出應(yīng)對措施。

4動車制動系統(tǒng)的安全策略

4.1結(jié)合常用制動有效率動態(tài)分配列車制動力

動車行駛過程中的制動有效性被人們實(shí)時(shí)監(jiān)控起來，結(jié)合常用的制動有效率動態(tài)完成列車制動力的分配。通常制動有效率通過以下公式計(jì)算而來：η′=（n÷N）×100%式中：列車常用制動有效率用η′表示；能有效執(zhí)行常用制動的車輛的數(shù)量用n表示；N代表列車編組的車輛總數(shù)。以CRH3動車組為例，其制動模式為全列車空電復(fù)合模式，進(jìn)行制動時(shí)優(yōu)先使用電制動，若是發(fā)生電制動失效或者是電制動力不足的情況，此時(shí)將空氣制動作為動車運(yùn)行的動力補(bǔ)充，空氣制動模式下，能夠最大程度的降低摩擦制動產(chǎn)生的排放，并且最大程度的較小損耗。動車運(yùn)行的整個制動過程中，以常用制動有效率作為各車的空氣制動力分配的依據(jù)，常用制動有效率不是一成不變的，需要根據(jù)具體的需求動態(tài)化的重新分配制動力。

4.2設(shè)置列車安全環(huán)路保證列車在緊急情況下停車

要想盡量提升列車的運(yùn)行安全，動車組應(yīng)該設(shè)置好不同的安全回路，比如說：制動緩解回路；火災(zāi)報(bào)警回路；停放制動監(jiān)控回路；乘客緊急制動回路；轉(zhuǎn)向架監(jiān)控回路等。若是發(fā)生緊急情況，觸發(fā)緊急排風(fēng)閥從而使列車進(jìn)行緊急制動。整個動車的硬線回路都伴隨著安全回路，其屬于一種獨(dú)立于列車控制系統(tǒng)的監(jiān)測功能。通過布置于整列車從頭車到尾車的監(jiān)控接觸元件從而實(shí)現(xiàn)的該回路的執(zhí)行。處于端車的第二個列車控制線接受到回路控制線傳遞過來的信息。該控制線按順序?qū)⑿畔鬟f到整列車，并允許線路狀態(tài)評估元件執(zhí)行一個實(shí)際回路狀態(tài)探測。由于在回路斷電時(shí)回路狀態(tài)線也會失電，一個相應(yīng)的信息將被送到回路元件中，從而實(shí)現(xiàn)動車緊急制動。

4.3進(jìn)行制動試驗(yàn)，確保有效實(shí)現(xiàn)緊急制動

在動車正常運(yùn)行以前，我們應(yīng)該按照要求完成制動試驗(yàn)，并進(jìn)一步完成制動系統(tǒng)有效性的確認(rèn)。通過緊急制動的效率來衡量列車的緊急制動有效性。通過緊急制動、直接制動以及間接制動這三項(xiàng)指標(biāo)來試驗(yàn)動車的緊急制動效率。

4.4緊急情況下通過觸發(fā)緊急制動確保列車安全停車

動車運(yùn)行過程中遇到突發(fā)情況時(shí)應(yīng)該開啟自動制動或者人工緊急制動，這樣才能確保動車的安全停車。緊急制動在下列幾種情況下會緊急觸發(fā)：（1）按下司機(jī)室的緊急制動按鈕；（2）軸溫過高以及轉(zhuǎn)向架失穩(wěn)的情況下，最大常用制動將會被轉(zhuǎn)向架監(jiān)控回路觸發(fā)，在最大常用制動失敗的情況下，則觸發(fā)緊急制動；（3）動車運(yùn)行過程中，若是施加停放制動，此時(shí)停放制動監(jiān)控回路將觸發(fā)緊急制動；（4）將制動控制器推到緊急制動（EB）位置；（5）由列車保護(hù)系統(tǒng)或自動警惕設(shè)備觸發(fā)。

4.5其他故障導(dǎo)向安全措施

制動系統(tǒng)的安全策略除了上文中提到的幾種以外，還包含以下幾種動車組制動系統(tǒng)故障導(dǎo)向安全策略：第一，空重車調(diào)整。當(dāng)空簧壓力信號低于空車質(zhì)量或高于超員車質(zhì)量，要確保空車制動力或限制最大制動力。第二，防滑閥連續(xù)排風(fēng).當(dāng)防滑閥連續(xù)排風(fēng)時(shí)間大于5s時(shí)，則切除防滑控制而投入空氣制動，以保證制動距離。第三，總風(fēng)壓力過低.若總風(fēng)壓力不足650kPa以下，就將導(dǎo)致列車的常用制動功能難以正常運(yùn)行，這種情況下，動車制動系統(tǒng)將關(guān)閉列車中的其他用風(fēng)設(shè)備，從而保證動車能夠進(jìn)行緊急制動。

5結(jié)束語

由于動車組制動系統(tǒng)直接關(guān)系到動車的安全穩(wěn)定運(yùn)行，且制動系統(tǒng)具有較為完善的故障監(jiān)測、故障診斷、報(bào)警以及故障導(dǎo)向安全的功能，當(dāng)制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)測裝置會進(jìn)行診斷并做出提示與報(bào)警，通過一系列故障處理措施，最終保障動車組的安全運(yùn)行。雖然動車組制動系統(tǒng)自身具有故障診斷與處理能力，但在實(shí)際運(yùn)營中仍需提高對故障的檢測與排查力度?，F(xiàn)有的制動系統(tǒng)故障診斷以及人工限速手段并不能充分的保證動車組安全運(yùn)行，動車制動系統(tǒng)工作人員需要更為有效的安全防護(hù)對策。

參考文獻(xiàn)：

[1]石先明，張敏慧.高速鐵路列控系統(tǒng)安全性分析與改進(jìn)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012（11）.