高速列車制動技術(shù)的應用

近年來，高速鐵路運輸已成為促進中國經(jīng)濟發(fā)展、加強區(qū)域協(xié)調(diào)、建立全球交通和公路運輸體系的中心。高鐵技術(shù)的不斷發(fā)展完善了我國綜合運輸體系，隨著國內(nèi)外市場需求的不斷增大，推動了高鐵動車組技術(shù)的快速發(fā)展。制動系統(tǒng)是與車輛運行安全直接相關(guān)的重要系統(tǒng)，動車組的制動形式分兩種：空氣制動和電制動。無論空氣制動或電制動，都屬于黏著制動。黏著制動最大的缺陷就是黏著力有限，同時輪軌黏著受輪軌間狀態(tài)影響較大，如果制動力超過了黏著限制，車輪轉(zhuǎn)速急劇降低甚至停轉(zhuǎn)而車速降得較慢，這叫“滑行”或“抱死輪”將結(jié)合CRH3A型動車組ASC模式下空氣制動和電制動的防滑控制和軸不旋轉(zhuǎn)檢測原理，針對CRH3A型動車組發(fā)生滑行和軸抱死的實際案例，分析原因并給出解決措施。1asc模式下的防滑、防滑控制和非旋轉(zhuǎn)軸檢測1.1tcms和tcs在ASC(AutomaticSpeedControl）模式下，由TC-MS(TrainControlManagementSystem）進行列車制動力計算，TCMS僅使用電制動力來調(diào)節(jié)列車速度。TC-MS計算的電制動力指令直接發(fā)給TCU(TractionControlUnit），不通過BCU(BrakeControlUnit）中轉(zhuǎn)。TCU將單車的電制動力能力值（信號C）和電制動力實際值（信號E）發(fā)給BCU，見圖1。1.2t/lcu工況分析BCU僅在非牽引（制動或惰行）狀態(tài)時才激活防滑功能，將本車4個軸中速度最高的軸速作為參考速度，BCU根據(jù)參考速度及各軸的軸速對每個軸進行防滑判斷，并通過防滑閥進行緩解、保壓和制動的控制。如果正常制動過程中，BCU檢測到列車出現(xiàn)滑行，TCU響應BCU發(fā)出的電制減少百分比值信號（信號F）。本車TCU執(zhí)行的電制動力實際減小值發(fā)給BCU，電制動力實際減小值=信號E(kN）×信號F（%），見圖1。由上述防滑的原理可知，牽引狀態(tài)決定了防滑功能是否激活，BCU判斷牽引施加的條件為：自動速度控制牽引位CCU＿ASC＿Traction=1或手柄牽引位TL＿R＿Traction=1，并且無任何制動激活，無任何制動激活，是指以下任一制動都不激活：(1)緊急制動UB;(2)緊急制動EB;(3)制動手柄級位>0;(4)制動手柄處于制動位（TL＿R＿Braking);只要BCU判斷本車處于非牽引狀態(tài)，即視為本車處于制動或惰行狀態(tài)，防滑功能就會激活。1.3旋轉(zhuǎn)軸檢測不旋轉(zhuǎn)軸檢測功能不論在牽引或非牽引狀態(tài)均會進行檢測，并且與防滑控制功能相互獨立。將本車速度第2高的軸速作為參考速度v2案例分析2.1報軸抱死故障CRH3A型動車組在ASC模式下正常運行，因下雨而發(fā)生滑行，06車報軸抱死故障（00車占用），未發(fā)生擦輪。事件過程如下：06:39:20時，00車牽引電機M06:58:42時，06車牽引電機M06:58:50時，06車報軸1、軸2抱死。2.2軸抱死時，車組恒速運行事發(fā)時天氣為小雨，造成軌道濕滑，隨著運行速度的增加，黏著系數(shù)將急劇下降根據(jù)CCU數(shù)據(jù)顯示，06:58:26至06:58:35時，06車施加電制動；06:58:42至06:58:50時，列車的恒速設(shè)定值為194km/h。根據(jù)下載的BCU數(shù)據(jù)顯示，當軸抱死故障發(fā)生時，06車軸1～軸4速度值分別為29.3km/h、40.9km/h、122.5km/h、131.2km/h（見圖3），根據(jù)不旋轉(zhuǎn)軸檢測診斷邏輯，報出軸1和軸2抱死。通過以上分析得出：06:39:20時，00車電制動失效，車組恒速運行時，00車轉(zhuǎn)為拖車，06車轉(zhuǎn)為首個牽引動車。06:58:26至06:58:35時，電制動力施加造成06車速度降低，單車滑行，而實際車速為194km/h。06車滑行，1、2軸滑行嚴重，3、4軸滑行較輕。從而在06:58:42時，06車報牽引電機M2.3牽引狀態(tài)評價針對BCU在報出軸抱死故障前未報出滑行的問題，分析后的結(jié)論如下：在ASC模式下，牽引手柄一直置于牽引位，“牽引位狀態(tài)列車線TL＿R＿Traction”信號一直保持激活狀態(tài)，且BCU未收到任何制動指令，此時BCU判斷本車處于牽引狀態(tài)。故在ASC模式下，即使TCMS發(fā)送制動指令給TCU進行調(diào)速控制，列車實際施加電制動的工況下，BCU的滑行檢測與控制功能始終未激活，進而導致列車在沒有防滑控制的情況下，軸速滿足了軸抱死檢測判據(jù)，報出了軸抱死故障。3crh3a型動車組的4-1與3a型動車組的4.2優(yōu)化通過上述分析，在ASC模式下，若TCU因故障導致防滑功能失效，列車存在因無防滑控制而發(fā)生軸抱死的風險。為解決此問題，對CRH3A型動車組進行如下優(yōu)化：在ASC模式下，BCU不再考慮來自牽引手柄的“牽引位狀態(tài)列車線”信號；增加“進入ASC模式”MVB信號，當“進入ASC模式”MVB信號激活且“ASC模式牽引”信號未激活時，BCU判斷本車處于非牽引狀態(tài)，激活BCU的滑行檢測與控制功能。4轉(zhuǎn)軸檢測原理在其他動