CRH2C型动车组紧急制动故障原因分析及对策

权毅 上海铁路局车辆处

CRH2C型动车组紧急制动故障原因分析及对策

权毅 上海铁路局车辆处

通过简述CRH2C型动车组制动系统的工作原理，对该型动车组发生全列紧急制动故障的原因进行分析，并提出相应的对策。

动车组；紧急制动；原因分析；对策

CRH2型动车组的制动系统具有多种制动控制方式，可以满足不同运行条件下对列车制动的需求。行车中，动车组制动控制装置接收列车信息网络或司机操作等指令，可分别进行常用制动、快速制动、紧急制动、耐雪制动等相应的制动动作。随着动车组运行里程的增加，制动系统中也出现了一些典型的故障，现结合该型动车组制动系统原理针对其发生的紧急制动故障进行分析并提出相应对策，和大家进行共同探讨。

1 动车组制动系统简介

1.1 制动供风系统原理

CRH2C型动车组配置3台活塞式空气压缩机组，分别布置在03、05和07车。其主要作用向列车制动系统及空气弹簧、侧门、厕所等辅助设备提供压缩空气，详见图1所示。

图1 制动供风系统图

1.2 动车组供排风情况

通过整车供排风计算，3台空压机同时工作时，在开关车门、AS晃动补风、踏面清扫动作、便器开动、快速制动动作的情况下，MR压力由780kPa打风至880kPa约需1分钟10秒，供风能力（3683.4nL/min）远远高于耗风需求（845.4nL/ min）。列车空气压缩机组打风能力能满足用风要求。

1.3 防滑控制原理

当BCU检测到制动滑行时，BCU通过减小电制动模式（电制动请求）信号，使主变流器消减电制动力来减小制动滑行，以恢复轮轨间的粘着。电制滑行控制中参照各轴电制滑行特征，电制滑行中用600ms一次延迟演算将再生模式降至0V，如果解除滑行则用2s一次延迟演算恢复再生模式。此时BCU不锁定EP阀电流，总风通过中继阀向制动缸充气，同时BCU通过控制防滑排风阀的保压（HV）排风（RV）动作来减小滑行轴的制动力，使滑行轴的速度得以恢复。复合制动防滑控制时序如图2所示。

图2 复合制动防滑控制时序图

2 问题描述

（1）2012年12月初，CRH2098C动车组运用至沧州西-德州东之间，动车组反馈制动力不足，MON屏“牵引变流器信息编”页面制动灯亮。17:17动车组停车，动车组司机室操作台1、2、3单元灯亮，紧急制动灯亮。后续进行紧急复位操作后，紧急制动灯灭，确认制动缓解后，动车组于17:21开车。

（2）2012年12月底，CRH2142C动车组运行至天津南-廊坊区间报全列紧急制动停车，停车后RS复位后紧急缓解，停车30s，查看MON无故障信息，之后运行正常。

（3）2013年1月底，CRH2102C动车组运行至北京南～廊坊区间时动车组紧急制动停车，紧急复位操作。

3 原因分析

3.1 MON数据分析

（1）CRH2098C动车组MON数据

故障记录：3、5、7车在故障发生时报“MR压力下降”、1车报紧急制动（JTR）、M车报“牵引变流器RBF”。

（2）CRH2142C动车组MON数据

故障记录：3、5、7车在故障发生时报“MR压力下降（代码079）”，其余各车无故障记录；查看主故障记录，18:34分全列紧急制动，制动级别快速。

（3）CRH2102C动车组MON数据

故障记录:3、5、7车在故障发生时报“MR压力下降”、1车报紧急制动（JTR）、M车报“牵引变流器RBF”。

上述3列车均报出“MR压力下降”，基本能判定其故障由总风风压不足触发动车组紧急制动，造成动车组停车。

3.2 BCU下载数据分析

通过分析BCU数据，发现紧急制动故障发生前各车均发生了频繁滑行情况，其中，中间M车在各级位下均发生了全轴滑行，各车BC压力在滑行过程中均发生了较大的波动现象，电制动力同样出现了较大的波动现象。在滑行控制和恢复过程中，各车BCU需要不断的进行滑行控制。

3.3 牵引制动数据记录装置（TBDR）数据下载分析

我们对CRH2098C、CRH2142C、CRH2102C动车组TBDR数据进行下载（见图3、4、5），具体情况如下：

（1）CRH2098C动车组TBDR数据分析

图3 CRH2098C动车组总风欠压触发紧急制动图

（2）CRH2142C动车组TBDR数据分析

图4 CRH2142C动车组总风欠压触发紧急制动图

（3）CRH2102C动车组TBDR数据分析

图5 CRH2102C动车组总风欠压触发紧急制动图

从5图可见，CRH2102C动车组发生紧急制动时，前一小时内空气压缩机组启停13次。从图中可以看出，总风下降的过程中有压力回复现象，列车制动过程中有再生制动，当时列车运行在非分相区，空气压缩机组处于正常打风状态。12时16分15秒司机开始施加B3制动，总风压力以每秒1.89 kPa的速率下降；16分43秒，总风压力下降至812kPa，转为B2制动，总风压力以每秒1.1kPa的速率下降；17分06秒总风压力为788kPa，切换为B3制动，总风压力以每秒1.8kPa的速率下降；17分26秒总风压力下降为752kPa，制动缓解，总风压力缓慢上升至760kPa；17分31秒切换B5制动，总风以每秒2.7kPa的速率下降；17分56秒，总风压力下降为692 kPa，切换至快速制动，总风压力以每秒1.75kPa的速率下降，18分51秒总风压力下降至596kPa触发紧急制动。

CRH2142C动车组BC压力与再生反馈数据见图6。从图中可以看出，列车因总风欠压触发紧急制动的前段时间内，由于当天雨雪天气，轮轨间的粘着条件较差，出现了频繁滑行后恢复的情景。在滑行控制的过程中，中继阀不停的充排风，BC压力不停上下波动，即使在空气压缩机组打风的情况下，也未有效抑制总风压力的下降。当总风压力降至596kPa（调整值590±10kPa）时，触发全列紧急制动停车。

图6 CRH2142C动车组BC压力与再生反馈图

3.4 现车模拟试验

2013年2月2日晚在虹桥动车所对CRH2102C进行模拟排风试验，当总风压力低于780kPa时，司机操作制动手柄置EB档位，然后进行缓解操作，在切除一台空压机进行频繁制动缓解试验（模拟滑行过程BC压力频繁波动工况），两台空压机启动的情况下，总风压力持续下降；在三台空压机均启动的工况下，总风压力缓慢上升。试验表明在空气压缩机组启动的情况下，若列车频繁出现滑行工况，列车其他用风设备正常供风时，有可能会导致总风压力下降的情况发生。

4 结论

综上所述，造成CRH2098C、CRH2102C、CRH2142C动车组途中总风欠压引起列车紧急制动的原因是：在冬季雨雪天气轨面湿滑条件下，列车踏面与轨道粘着系数较低，在实施较大级别的制动操作后，列车极易出现频繁滑行，制动控制系统进行频繁的滑行控制，虽有效抑制了列车滑行状态避免了车轮擦伤，但由于频繁滑行控制导致BC压力的波动，列车耗风量增加，总风压力下降至590kPa时，会触发紧急制动停车。

为防止此类故障的发生，可采取以上措施：

（1）由于雨雪天气造成轮轨粘着差，为了降低制动时车辆产生滑行的几率，减少总风压力的异常消耗，在雨雪雾等恶劣天气下，动车组调速或停车时，建议参考以下操作：

①在对动车组进行制动调速时，尽量使用B4级及以下小级位制动操作。

②车辆停车时尽量采用B4级及以下的制动级位，根据停车位置逐步减档置B1级停车，动车组停车后将制动手柄置B7级及以上。

③在条件允许的情况下，采用制动、缓解和再制动的方式进行减速，即制动过程中，根据情况每隔一段时间缓解一次。

④在过弯道、道岔或者坡度较大的线路时，应尽量不进行制动操作。

（2）针对黏着条件极端恶劣的工况，在列车频繁滑行导致总风压力异常下降现象，进一步优化动车组制动系统防滑策略，尤其是滑行恢复点的控制方法。

责任编辑：王华 徐伟民
来稿日期：2014-11-13