高速列車制動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用

高速列車制動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用

近年來(lái)，高速鐵路運(yùn)輸已成為促進(jìn)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、加強(qiáng)區(qū)域協(xié)調(diào)、建立全球交通和公路運(yùn)輸體系的中心。高鐵技術(shù)的不斷發(fā)展完善了我國(guó)綜合運(yùn)輸體系，隨著國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的不斷增大，推動(dòng)了高鐵動(dòng)車組技術(shù)的快速發(fā)展。制動(dòng)系統(tǒng)是與車輛運(yùn)行安全直接相關(guān)的重要系統(tǒng)，動(dòng)車組的制動(dòng)形式分兩種：空氣制動(dòng)和電制動(dòng)。無(wú)論空氣制動(dòng)或電制動(dòng)，都屬于黏著制動(dòng)。黏著制動(dòng)最大的缺陷就是黏著力有限，同時(shí)輪軌黏著受輪軌間狀態(tài)影響較大，如果制動(dòng)力超過(guò)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(dòng)車組ASC模式下空氣制動(dòng)和電制動(dòng)的防滑控制和軸不旋轉(zhuǎn)檢測(cè)原理，針對(duì)CRH3A型動(dòng)車組發(fā)生滑行和軸抱死的實(shí)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(cè)1.1tcms和tcs在ASC(AutomaticSpeedControl）模式下，由TC-MS(TrainControlManagementSystem）進(jìn)行列車制動(dòng)力計(jì)算，TCMS僅使用電制動(dòng)力來(lái)調(diào)節(jié)列車速度。TC-MS計(jì)算的電制動(dòng)力指令直接發(fā)給TCU(TractionControlUnit），不通過(guò)BCU(BrakeControlUnit）中轉(zhuǎn)。TCU將單車的電制動(dòng)力能力值（信號(hào)C）和電制動(dòng)力實(shí)際值（信號(hào)E）發(fā)給BCU，見圖1。1.2t/lcu工況分析BCU僅在非牽引（制動(dòng)或惰行）狀態(tài)時(shí)才激活防滑功能，將本車4個(gè)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(duì)每個(gè)軸進(jìn)行防滑判斷，并通過(guò)防滑閥進(jìn)行緩解、保壓和制動(dòng)的控制。如果正常制動(dòng)過(guò)程中，BCU檢測(cè)到列車出現(xiàn)滑行，TCU響應(yīng)BCU發(fā)出的電制減少百分比值信號(hào)（信號(hào)F）。本車TCU執(zhí)行的電制動(dòng)力實(shí)際減小值發(fā)給BCU，電制動(dòng)力實(shí)際減小值=信號(hào)E(kN）×信號(hào)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(dòng)速度控制牽引位CCU＿ASC＿Traction=1或手柄牽引位TL＿R＿Traction=1，并且無(wú)任何制動(dòng)激活，無(wú)任何制動(dòng)激活，是指以下任一制動(dòng)都不激活：(1)緊急制動(dòng)UB;(2)緊急制動(dòng)EB;(3)制動(dòng)手柄級(jí)位>0;(4)制動(dòng)手柄處于制動(dòng)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(dòng)或惰行狀態(tài)，防滑功能就會(huì)激活。1.3旋轉(zhuǎn)軸檢測(cè)不旋轉(zhuǎn)軸檢測(cè)功能不論在牽引或非牽引狀態(tài)均會(huì)進(jìn)行檢測(cè)，并且與防滑控制功能相互獨(dú)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(bào)軸抱死故障CRH3A型動(dòng)車組在ASC模式下正常運(yùn)行，因下雨而發(fā)生滑行，06車報(bào)軸抱死故障（00車占用），未發(fā)生擦輪。事件過(guò)程如下：06:39:20時(shí)，00車牽引電機(jī)M06:58:42時(shí)，06車牽引電機(jī)M06:58:50時(shí)，06車報(bào)軸1、軸2抱死。2.2軸抱死時(shí)，車組恒速運(yùn)行事發(fā)時(shí)天氣為小雨，造成軌道濕滑，隨著運(yùn)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(shí)，06車施加電制動(dòng)；06:58:42至06:58:50時(shí)，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(dāng)軸抱死故障發(fā)生時(shí)，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(cè)診斷邏輯，報(bào)出軸1和軸2抱死。通過(guò)以上分析得出：06:39:20時(shí)，00車電制動(dòng)失效，車組恒速運(yùn)行時(shí)，00車轉(zhuǎn)為拖車，06車轉(zhuǎn)為首個(gè)牽引動(dòng)車。06:58:26至06:58:35時(shí)，電制動(dòng)力施加造成06車速度降低，單車滑行，而實(shí)際車速為194km/h。06車滑行，1、2軸滑行嚴(yán)重，3、4軸滑行較輕。從而在06:58:42時(shí)，06車報(bào)牽引電機(jī)M2.3牽引狀態(tài)評(píng)價(jià)針對(duì)BCU在報(bào)出軸抱死故障前未報(bào)出滑行的問(wèn)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(hào)一直保持激活狀態(tài)，且BCU未收到任何制動(dòng)指令，此時(shí)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(dòng)指令給TCU進(jìn)行調(diào)速控制，列車實(shí)際施加電制動(dòng)的工況下，BCU的滑行檢測(cè)與控制功能始終未激活，進(jìn)而導(dǎo)致列車在沒有防滑控制的情況下，軸速滿足了軸抱死檢測(cè)判據(jù)，報(bào)出了軸抱死故障。3crh3a型動(dòng)車組的4-1與3a型動(dòng)車組的4.2優(yōu)化通過(guò)上述分析，在ASC模式下，若TCU因故障導(dǎo)致防滑功能失效，列車存在因無(wú)防滑控制而發(fā)生軸抱死的風(fēng)險(xiǎn)。為解決此問(wèn)題，對(duì)CRH3A型動(dòng)車組進(jìn)行如下優(yōu)化：在ASC模式下，BCU不再考慮來(lái)自牽引手柄的“牽引位狀態(tài)列車線”信號(hào)；增加“進(jìn)入ASC模式”MVB信號(hào)，當(dāng)“進(jìn)入ASC模式”MVB信號(hào)激活且“ASC模式牽引”信號(hào)未激活時(shí)，BCU判斷本車處于非牽引狀態(tài)，激活BCU的滑行檢測(cè)與控制功能。4轉(zhuǎn)軸檢測(cè)原理在其他動(dòng)