第1章緒論1.1研究背景及意義動車組運行的安全性以及乘客乘車的安全性都與制動系統(tǒng)性能直接相關(guān)，而高速動車組制動系統(tǒng)里最為關(guān)鍵的一個就是基礎(chǔ)制動裝置，同時也是高速動車組在制動系統(tǒng)其它制動策略無法起效的狀況下的最后安全防線。只有對它的可靠性和安全性進行確保，才可以使動車組制動距離要求得以較好的達成。為此，必須依據(jù)車型的不同來進行對各系列動車組基礎(chǔ)制動裝置維護和檢修。還應(yīng)該在系統(tǒng)地學(xué)習(xí)基礎(chǔ)制動裝置以及CRH2動車組的基礎(chǔ)制動裝置、檢查維護及其制動單車檢查等。對于動車組來說，制動的重要性早已不僅僅是安全問題了。誠然，鐵路與安全是一體的，若想使行車的安全性得到保障，在對制動系統(tǒng)設(shè)備進行選取的時候就必須以強性能、高可靠性和安全性為基準(zhǔn)。但是，所有的設(shè)備均無法完全避免故障的出現(xiàn)，而列車制動系統(tǒng)出現(xiàn)的故障不一樣，其所造成的后果也會具有相異性。此外，列車?yán)^續(xù)運行的安全保障，其安全和速度間所具有的關(guān)聯(lián)性，這些都是需要深度探究的問題。對我們國家動車組列車制動系統(tǒng)自身的安全保障措施展開全面的分析，同時基于理論計算就該系統(tǒng)故障后對行車安全的影響程度進行探討。它己成為限制列車速度進一步提高的重要因素；要想做到列車的高速。除了要有大的牽引功率之外，還必須有足夠強的制動力能力強大的制動裝置，對于保證動車組的高速，安全運行有著至關(guān)重要的意義。1.2研究現(xiàn)狀CRH（ChinaRailwayHigh.speed，中國鐵路高速），現(xiàn)如今已有CRH1、CRH2、CRH3、CRH5等型號，高新技術(shù)是從德、法、日等國家引入的，在消化吸收和國產(chǎn)化之后成為我們國家自主知識產(chǎn)權(quán)的動車組產(chǎn)品系列。當(dāng)前，CRH系列動車組標(biāo)志了我們國家鐵路踏上了高速征程。其中，CRH1、CRH2、CRH5的級別都是200公里，而CRH2則可以提速至300km/h。近幾年，隨著我們國家高速動車組的快步發(fā)展，與其有關(guān)的安全性、可靠性問題也成為了研究的關(guān)鍵方向。作為動車組的一項重要技術(shù)，制動系統(tǒng)的運行是不是能夠保持可靠性與穩(wěn)定性，這直接關(guān)乎動車組能否平穩(wěn)、安全的運行。同時，作為制動系統(tǒng)的重中之重，制動控制系統(tǒng)要對制動系統(tǒng)的操作以及相應(yīng)的執(zhí)行工作進行負(fù)責(zé)，可見其可靠工作和安全工作是非常關(guān)鍵的。制動控制系統(tǒng)具有較高的復(fù)雜度，有很多方面都易于出現(xiàn)問題，譬如其中的制動控制單元通訊故障或許會對內(nèi)部所有控制板的運行狀態(tài)造成干擾；傳感器故障或許會使得列車制動性能減弱或是出現(xiàn)混亂。因為列車在運行期間，不管是操作狀態(tài)還是工作環(huán)境都不是一直不變的，而是會隨時變得不同，這就使得該系統(tǒng)的某故障的出現(xiàn)必須以特定的條件為前提。所以，只有結(jié)合具體的車型以及設(shè)備類型，才可以將造成故障的根源探尋出來?，F(xiàn)如今，大多數(shù)的動車組制動系統(tǒng)及其制動控制系統(tǒng)均已裝設(shè)自診斷功能圖，可以對出現(xiàn)的比較多的故障做出無誤的判斷，然而，因為這些問題的出現(xiàn)是無法預(yù)先知曉的，再加上現(xiàn)場環(huán)境是持續(xù)改變的等，相關(guān)工作者難以將全系統(tǒng)或許發(fā)生的全部故障都找出來。與此同時，雖然設(shè)備有一定的自診斷功能，但是也無法將全部故障找出，同時已無法對其自身內(nèi)部的故障做出無誤的判斷，部分故障不但需要很多的特征描述，譬如電壓、速度等，而且同時還需要借助多種技術(shù)來做科學(xué)的分析，譬如信號處理等。而較高的復(fù)雜度、先進性以及智能性則是這些技術(shù)的突出特點，所以就要有專業(yè)的工作者進入現(xiàn)場進行修理，如此一來，就會引發(fā)諸多的問題，譬如修理成本高、故障短時間難以得到有效的處理等。1.3本文的主要工作本論文在緒論部分簡要說明了動車組制動系統(tǒng)的背景及意義與相關(guān)認(rèn)識和主要工作。接下來在第二章是對動車組制動系統(tǒng)故障調(diào)查及其分析，在了解其故障的相關(guān)內(nèi)容后，然后切入主題在第三章對動車組制動系統(tǒng)故障對行車安全的影響分析進行了探討，最后總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗。

第2章動車組制動系統(tǒng)故障調(diào)查及其分析2.1故障情況調(diào)查制動控制系統(tǒng)具有較高的復(fù)雜度，很多方面都極易出現(xiàn)問題，譬如其中的傳感器故障或許會使得列車制動性能減弱或是出現(xiàn)混亂。再譬如，其中的制動控制單元通訊故障或許會對內(nèi)部所有控制板的運行狀態(tài)造成干擾。因為列車在運行期間，不管是操作狀態(tài)還是工作環(huán)境并不是固定不變的，而是會隨時變得有所不同，這就使得該系統(tǒng)的某故障的出現(xiàn)必須以特定的條件為前提。所以，只有結(jié)合具體的車型以及設(shè)備類型，才可以將造成故障的根源探尋出來。就現(xiàn)如今的現(xiàn)實狀況而言，我們國家運輸行業(yè)當(dāng)中的動車以CRH系列為主，涵蓋了CRH1、CRH2、CHR3、CRH5以及CRH380等，這些動車大多是在有線提速區(qū)段與部分新修建成的客運專線中被運用，其時速通常都超過了200km/h。此類列車在現(xiàn)實運行期間通常都運用的是動力制動和空氣制動相復(fù)合而產(chǎn)生的制動力。動力制動主要是一種電制動，在動車組中的存在形式以再生制動為主。當(dāng)前的列車運行都選用的是這一方式，它被視為優(yōu)先選擇，只有在其制動力有所欠缺之時才會對空氣制動加以運用。在列車減慢到速度極低之時，動力制動力就會變的非常弱，甚至為零。此時，空氣制動就會自動進行補充，并逐漸將動力制動系統(tǒng)完全取而代之?？梢钥闯?，動車組制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的自身特點是十分突出的，在動車的現(xiàn)實運行中，若想從根本上對其制動體系的工作效率進行有效的提升，就必須在制動體系的建設(shè)方面以及管理方面進行強化。目前，絕大多數(shù)的動車組制動系統(tǒng)及其制動控制系統(tǒng)都可以自行對出現(xiàn)的比較多的系統(tǒng)故障進行判斷，但是，因為這些問題的出現(xiàn)是無法預(yù)先獲悉的，加之現(xiàn)場環(huán)境是持續(xù)改變的等，相關(guān)工作者難以將全系統(tǒng)或許發(fā)生的全部故障都找出來。與此同時，雖然設(shè)備有一定的自診斷功能，但是也無法將全部故障找出，同時已無法對其自身內(nèi)部的故障做出無誤的判斷，部分故障不但需要很多的特征描述，譬如電壓、速度等，而且還需要應(yīng)用信號處理、數(shù)據(jù)挖掘和信息融合等多種技術(shù)進行分析。由于這些技術(shù)的先進性、復(fù)雜性和智能化高等特點，往往需要專門的維修人員到現(xiàn)場維修，這就導(dǎo)致故障拖延時間長、故障原因查不清楚和維修費用高等問題。2.2制動系統(tǒng)故障類型分析按照具體的表現(xiàn)以及影響，可將動車組制動系統(tǒng)的故障大致分成3類。第I類故障，在其出現(xiàn)的時候并不會干擾到動車組的制動性能，而且系統(tǒng)還能夠?qū)⑾鄳?yīng)的故障監(jiān)測出來。列車的正常運行不會被此類故障所干擾，其對于相應(yīng)的安全性的消極影響比較小。它又可以分為以下兩種：其一，倘若動車組的制動力并未減弱，那么技術(shù)工作者便能夠在列車停車之后對故障進行檢查和處理，待修復(fù)完之后就可以恢復(fù)正常行駛；其二，倘若制動系統(tǒng)存在相應(yīng)的故障冗余設(shè)計，那么在冗余設(shè)備的助力之下，動車組的運行可以繼續(xù)進行。第Ⅱ類故障，制動系統(tǒng)無法自行將其監(jiān)測出來，一旦其出現(xiàn)，那么列車就要進行緊急制動，無法接著運行。在出現(xiàn)此類故障的時候，該系統(tǒng)會自動地對緊急制動進行觸發(fā)，以列車風(fēng)管的保壓量來防止制動力減弱。所以，此類故障的制動過程安全性亦可被確保。然而，一般的隨行機械專業(yè)人員難以將其較好地處理掉，只能在列車停車之后靜候?qū)＜仪皝砭仍?。整體而言，此類故障也不會造成安全方面的問題。第Ⅲ類故障，制動系統(tǒng)能夠自行將其監(jiān)測出來，對于它的處理，要對“關(guān)門車”方式加以運用，動車組駕駛工作者要基于對有關(guān)規(guī)定的遵從，結(jié)合具體的“關(guān)門車”數(shù)目來限制動車組的速度。管道泄漏故障等屬于第Ⅲ類故障。2.3列車正線停車分析倘若動車組在起模點位置發(fā)生超速從而觸發(fā)最大常用制動，而且這個時候恰好制動系統(tǒng)有第Ⅲ類故障出現(xiàn)，那么就要極易動車組在該位置的具體運行速度、各個制動力的切除比例、列車行駛線路的坡度條件等，算出列車停車點冒進信號機的距離。此距離會受到諸多因素的影響，譬如切除后余留的制動力數(shù)值、動車組行駛速度等，而這些因素彼此間還有這極其復(fù)雜的關(guān)聯(lián)性。動車組冒進信號機與切除的制動力的高低并無太大的關(guān)聯(lián)性。在初始速度比較小的時候，更易于冒進信號機，冒進距離或許比較小，然而依舊為危機動車組的運行安全。一旦制動力切除比例在3/8以上，那么列車冒進信號的距離就會相對較大，在其達到1/2以上的時候，該距離將趨于快速加大。究其根本，主要是由于整個列車的剩余制動力的值都會被動車組各輛車的制動系統(tǒng)運行情況所影響，在其中有車輛的制動力發(fā)生問題而造成制動力不復(fù)存在或減弱的時候，亦會干擾到整個動車組的制動系統(tǒng)能力。倘若余剩余動力無法使ATP計算用制動力的要求得以滿足，那么動車組就會慢慢減速，運行速度比規(guī)定的數(shù)值要高。通常，剩余制動力愈小、初始速度愈高，那么轉(zhuǎn)換點也就會愈早，列車的常用制動點距離變短，相應(yīng)的緊急制動段變長。若轉(zhuǎn)換點出現(xiàn)的時間較早，列車剩余緊急制動力比ATP常用制動力取值高，緊急制動的距離就會大幅減短，列車運行的安全性就會比較高；倘若剩余制動力和規(guī)定值并無太大的區(qū)別，那么動車組就會冒進信號機。反之，若轉(zhuǎn)換點出現(xiàn)的時間較晚，那么常用制動段的距離亦會相對較長，延長效果更加突出，這個時候動車組的實際制動距離和ATP計算值之間就會顯現(xiàn)出很大的區(qū)別，列車更易于冒進信號機。2.4列車側(cè)線進站停車分析按照故障出現(xiàn)的時間，可以分成兩種，即駛?cè)脒M站信號機之前、越過進展信號機之后的制動系統(tǒng)故障。在出現(xiàn)其中的第一種情況的時候，動車組是不是會出現(xiàn)側(cè)翻主要取決于其進站速度是不是在側(cè)向限速以上。在出現(xiàn)其中的第二種情況的時候，假定動車組在車站里起模點位置超速而且觸發(fā)了最大常用制動，制動系統(tǒng)出現(xiàn)第Ⅲ類類故障，則可借助坡度條件、初始速度、制動力切除比例等算出動車組停車點冒進出站信號機的距離。動車組制動系統(tǒng)不但具有極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而且擁有功能強勁的自動控制系統(tǒng)、制動執(zhí)行設(shè)備，其自身的故障監(jiān)測、報警、導(dǎo)向安全的控制功能都十分完善，一旦系統(tǒng)的某部件有故障出現(xiàn)，則監(jiān)測裝置就會進行提示和報警，同時對相應(yīng)的處理策略加以執(zhí)行。并采取相應(yīng)的故障處理措施。

第3章制動系統(tǒng)故障對行車安全的影響探究根據(jù)《鐵路客運專線技術(shù)管理辦法（試行）（300~350km/h部分）》1第230條和《鐵路客運專線技術(shù)管理辦法（試行）（200~250km/h部分）》第219條，動車組列車在制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障、部分制動力被切除的狀況之下仍要接著運行；為了使行車的安全性得到確保，就需要對速度進行限制。按照工作原理，可將動車組制動非為三類：一是電制動，也即是再生制動，通過牽引系統(tǒng)所供；二是空氣制動，涵蓋了自動式空氣制動（受控于分配閥）、直通式空氣制動（受控于微機）：三是停放制動，通過儲能彈簧給予制動力。因為原理不一樣，所以對于這三類故障的處理手段亦不一樣。由以上的制動方式能夠使緊急、停放、常用、備用等制動得以達成。具體來說，制動系統(tǒng)具有極高的復(fù)雜度，有很多部門都會出現(xiàn)問題，而且是由諸多的元素共同導(dǎo)致的。譬如制動系統(tǒng)的制動控制單元若是出現(xiàn)通訊故障的話，那么就會干擾到內(nèi)部全部控制板的工作狀態(tài)；若是制動控制系統(tǒng)出現(xiàn)傳感器故障，那么列車的制動性能就會失去實效性。因為列車在運行過程中，其工作環(huán)境和列車操作狀態(tài)受多種因素的影響可能會發(fā)生一些變化，導(dǎo)致在某些特定的條件下產(chǎn)生不同方面的故障。要判別這些故障的原因并進行根除，出現(xiàn)的故障要根據(jù)車型和設(shè)備類型，綜合考慮多方面因素，從根本上查找故障產(chǎn)生的原因。動車組制動系統(tǒng)具備故障檢測、報警的功能，大部分系統(tǒng)故障能夠自行檢測，一些特殊故障還不能成功檢測。列車制動系統(tǒng)的故障大體可以分為四種類型，不同類型的制動系統(tǒng)故障對動車組的行車安全造成的影響也不同。3.1I類故障對行車安全的影響（1）CRH2制動系統(tǒng)可以自動地將故障監(jiān)測出來，之后，制動性能不會因為故障的出現(xiàn)而受干擾，列車仍舊能夠正常運行。此類故障又可分成兩種情況，具體如下：其一，制動系統(tǒng)存在故障冗余設(shè)計，可借助對冗余設(shè)備的運用來使動車組的運行繼續(xù)如常；其二，動車組制動力并未減弱，停車之后，隨車機械人員對造成故障的原因進行檢查并予以處理，在制動系統(tǒng)恢復(fù)好之后，列車即可繼續(xù)如常運行。司機制動控制器無制動指令輸出、光纖傳輸較差、空壓機故障等。在出現(xiàn)此類故障的情況之下，列車制動系統(tǒng)性能并不會受到干擾，仍保持原有的安全性。（2）CRH3制動命令無輸出、發(fā)電機斷線、信號異常、光纖故障、制動不足、空壓機故障等都屬于I類故障。該類故障不會對列車的運行造成多大的影響，基本上能使列車能夠保持正常的運行狀態(tài)，通常動車組制動系統(tǒng)能夠?qū)⑦@些故障自動檢測出來。該類故障解決方法：一是啟用備用裝置。動車組制動裝置采用了冗余設(shè)計，一旦設(shè)備發(fā)生故障可以及時切換到備用設(shè)備，使動車組能夠正常運行；二是該類故障如果沒有造成機組動力下降，可以等到停車后，技術(shù)維修人員對故障進行分析和確定，再選擇合適的故障排除措施，確保動車能處于一個正常的工作狀態(tài)。3.2II類故障對行車安全的影響（1）CRH2制動系統(tǒng)可以自動地將故障監(jiān)測出來，而且在故障出現(xiàn)后會自動地進行緊急制動，停車之后無法接著運行。此類故障有總風(fēng)壓力過小、控制裝置電源失電、列車分離等。一旦出現(xiàn)，則制動系統(tǒng)就會自動地對緊急制動進行觸發(fā)，在緊急制動期間對列車風(fēng)管的保壓量加以運用，其制動力并未減弱。所以，其制動過程是具有安全性的。除此以外，列車停車之后，由于無法修復(fù)故障，所以只能靜候?qū)＜仪皝砭仍?。此處不對救援之后的行車安全進行探討。整體而言，此類故障并不會危及動車運行的安全性。（2）CRH3總風(fēng)壓力不足、控制裝置電源失電、列車分離等故障屬于II類故障。出現(xiàn)II類故障很可能影響到動車的正常行駛，導(dǎo)致動車組停運。一旦發(fā)生此類故障，動車組會自動啟動緊急制動，利用保壓量保持足夠的制動動力，制動過程較為安全和可靠。需要說明的是，如果采取緊急制動措施停車，列車就不會繼續(xù)運行，需要進行技術(shù)分析和綜合判斷，經(jīng)過故障處理后，才能恢復(fù)正常行駛。因為這類故障能被動車組制動系統(tǒng)的檢測系統(tǒng)檢測到，能夠提前做出一些防范措施，盡管有可能造成列車停運，但不會有安全方面的問題出現(xiàn)。3.3III類故障對行車安全的影響（1）CRH2制動系統(tǒng)可以自動地將故障監(jiān)測出來，故障出現(xiàn)之后應(yīng)做“關(guān)門車”處理，駕駛員按照“關(guān)門車”的數(shù)量依有關(guān)要求對速度進行限制之后，列車能夠接著運行。此類故障有制動控制裝置速度發(fā)電機斷線、制動不改善、抱死等。此類故障列控系統(tǒng)車載設(shè)備（后文中簡單叫做ATP）對此并不知曉，或許會干擾到行車的安全性。究其根本，主要是由于一些車輛“關(guān)車門”之后就不再擁有制動力，從而使得整列車的制動性減弱，而ATP對列車的超速防護是根據(jù)列車制動系統(tǒng)運行正常和制動力為規(guī)定值以及余量的適度留出來實現(xiàn)的。倘若“關(guān)車門”數(shù)太多，那么在整列車的現(xiàn)實制動力比ATP的計算值還要小的時候，ATP就無法對列車在接下來的運行中的不冒進與不超速進行確保。（2）CRH3部分制動控制系統(tǒng)失效、抱死、制動不緩解，光纖傳輸不良等都屬于III類故障，該類故障會對行車的安全產(chǎn)生一定影響。動車組自帶的檢測系統(tǒng)可將此類故障檢測出來，在處理的時候通常對“關(guān)車門”方式進行運用，同時結(jié)合“關(guān)車門”的具體數(shù)目來對列車的速度加以明確。一些車輛在通過此項處理之后，會一定程度上降低列車的制動系統(tǒng)的制動能力。ATP無法將此類檢測出來，會認(rèn)為各系統(tǒng)均處于無異常運行的狀態(tài)之中，從而對車速防護措施加以執(zhí)行。倘若“關(guān)車門”數(shù)目太大，那么動力系統(tǒng)的制動力必然會有所減弱，實際制動力小于ATP的計算值，ATP無法對列車速度達成有效的控制，從而引發(fā)安全方面的風(fēng)險。3.4IV類故障對行車安全的影響（1）CRH2動車組制動力減弱，而且無法監(jiān)測出故障。難以完全地監(jiān)測出動車組制動夾鉗的工作狀態(tài)，在其出現(xiàn)故障之后，動車組的制動力就會有所減弱，駕駛員與控制系統(tǒng)都無法將信息馬上加以獲取。此類故障在達到一定的程度之后，整個列車的實際制動力會比ATP的計算值還要小，或許就會干擾到行車的安全性。在發(fā)現(xiàn)此類故障后，可對“關(guān)車門”方式進行運用，也就是將其轉(zhuǎn)變?yōu)榈贗II類故障。（2）CRH3此類故障有難以實現(xiàn)空氣制動等，動車組制動系統(tǒng)的故障檢測設(shè)備無法將其測出，同時還會對動車組的制動力造成干擾，使其減弱，而這些信息無法被列車駕駛員以及控制系統(tǒng)提早獲悉，所以列車在故障狀態(tài)下繼續(xù)運行所引發(fā)的安全風(fēng)險非常高。若時發(fā)現(xiàn)此類故障，則可借助“關(guān)車門”來將其轉(zhuǎn)變?yōu)镮I類故障，把行車風(fēng)險降至最小。

結(jié)束語現(xiàn)如今，我們國家運營的CRH系列動車組的制動都對電氣指令微機控制的電空復(fù)合制動進行了運用，基于動力制動與空氣制動的復(fù)合而產(chǎn)生列車制動力。此系列動車組對（制）動力分散與電空復(fù)合制動進行了運用并以電制動為第一選擇，同時還對冗余型空氣供給系統(tǒng)等進行了能夠，使得列車制動系統(tǒng)冗余度以及安全性都大幅提高。動車組制動系統(tǒng)本身的故障監(jiān)測、報警、導(dǎo)向安全的控制功能都已經(jīng)非常完善，在制動系統(tǒng)的某部件有故障出現(xiàn)的時候，監(jiān)測裝置就會進行提示和報警，同時對相應(yīng)的處理策略加以執(zhí)行，這對動車組的安全性的確保十分有益。雖然動車組制動系統(tǒng)的安全保障策略比較全面，然而在現(xiàn)實運行期間依舊要對其故障之后的安全性進行思考。由定量分析可以得知，動車組制動系統(tǒng)一旦有故障出現(xiàn)，那么就算列控系統(tǒng)在完全監(jiān)控模式之下無異常運行，僅憑人工限速方式是無法對行車的安全性進行確保的，超速、冒進都