CRH5A型动车组单车制动不缓解原因浅析

杨 川， 孟繁辉， 许 杰

(1 长春轨道客车股份有限公司 技术中心铁路客车开发部， 吉林长春 130062；2 长春轨道客车股份有限公司 技术中心基础研发部， 吉林长春 130062)

CRH5A型动车组单车制动不缓解原因浅析

杨 川1， 孟繁辉1， 许 杰2

(1 长春轨道客车股份有限公司 技术中心铁路客车开发部， 吉林长春 130062；2 长春轨道客车股份有限公司 技术中心基础研发部， 吉林长春 130062)

自2007年4月CRH5A型动车组运营以来，单车常用制动不缓解故障率较高。本文从CRH5A型动车组制动系统的设计原理出发，阐述了运营中单车常用制动不缓解的故障情况。着重对两个不缓解的典型案例进行分析，设计对应的识别、判断及预防措施，从而确保列车的运营安全。介绍的故障诊断及预防措施在我国高速动车组上得到了很好的验证。

动车组； 单车； 制动不缓解； 原因分析

自2007年4月CRH5A型动车组运营以来，在运用过程中出现多起单车常用制动不缓解故障，造成车组运营途中停车，影响了干线铁路的运营秩序。根据长期运行的故障现象和实际检修情况，我们对单车常用制动不缓解故障发生的原因进行系统分析，并根据分析结果确定了故障解决方案以及现场预防措施。

1 CRH5A型动车组制动系统基本原理

1.1 CRH5A型动车组制动系统概述

CRH5A型动车组制动系统由制动控制系统、动力制动系统(电气再生制动)、空气制动系统(包括风源)、电子防滑器和基础制动装置等组成。

在8辆编组的CRH5A中，共有10根动轴和22根拖轴。动轴上有再生制动装置与盘形制动装置，每根轴上包含两个轴装制动盘；拖轴上只有盘形制动装置，每根轴上包含3个轴装制动盘。

CRH5A型动车组制动系统包括一套微处理器控制的电空直通制动系统，和用于救援和回送的备用空气制动系统。备用空气制动系统可由采用自动式空气制动系统的中国既有线机车操纵控制。动车组常用制动为电制动和空气制动的复合制动，紧急制动仅为空气制动。动车组采用空电联合制动模式，电制动优先。

1.2 CRH5A型动车组制动系统气路原理

电空转换阀DCL(B60.02)将来自于电子制动控制单元EBCU(B01)的空气制动命令电信号转换成相应的预控制压力。当发出的信号到电空转换阀DCL(B60.02)，空气制动信号是在考虑冲动限制和相应的总制动命令的要求下与动力制动完全混合。电空转换阀DCL(B60.02)

由常用制动施加电磁阀(B60.02-1)、常用制动缓解电磁阀(B60.02-2)及压力传感器(B60.02-3)组成(图1)。

图1 闸调器换为拉杆后图片

在一般常用制动时紧急制动电磁阀(B60.05)保持得电状态，允许控制压力空气通过空重车调整阀(B60.06)从电空转换阀(B60.02)到达中继阀(B60.04，B60.19)。这两个中继阀允许在动轴和拖轴上有不同的压力。空重车调整阀(B60.06)用于在制动缸压力控制电路出现故障时，保护转向架设备。常用制动时，负载的修正由从电子制动控制单元EBCU(B01)到电空转换阀(B60.02)的制动命令信号来执行。

紧急制动时，安全环路打开，列车管的压力通过警惕电磁阀(N02)排空，随即制动缸压力也将通过列车管控制的备用制动分配阀(B55)施加紧急制动。当安全环路打开后，紧急电磁阀(B60.05)失电(故障导向安全原则)，从风缸(B05)来的压缩空气流经双向阀(B60.07)和中继阀(B60.04，B60.19)，施加与载荷相应的紧急制动。在紧急制动和互锁电磁阀(B60.09)故障情况下，旁通活塞阀(B60.03)保证压缩空气进入动力轴制动缸。根据载重情况，空重车调整阀(B60.06)限制着中继阀的预控压力。

2 单车常用制动不缓解故障情况及原因分析

2.1 运营中单车常用制动不缓解故障情况

典型案例1：配属武汉铁路局的2组CRH5A型动车组每天需在宜昌断电停留一夜。因为是断电停留，车组处于紧急制动状态(紧急电磁阀B60.05失电)，且由于停留时间较长，由于泄漏的原因动车组总风管压力下降较多。当清晨司机启动车组时，经常出现某个单车常用制动不缓解，手动通过B60.14测试接口进行排风可以缓解单车制动。

典型案例2： 2012年5月11日，北京铁路局D2006次由CRH5053A+050A重联动车组担当运行。13：51分司机通知CRH5053A随车机械师，TD屏显示5车1，4轴空气制动不缓解，经查看TD屏电子页面显示5车1，4轴在缓解状态下仍有残余制动压力30 kPa。

经检查，司机室内TS屏电子仪表中显示5车1，4制动缸压力为30 kPa，其他车辆均为零，而在车下通过拖轴制动缸压力测试接口的实际测量值却为零，(见图2～图3)。

图2 电子仪表栏显示制动缸压力

图3 风压表实际测量值

2.2 单车常用制动不缓解故障分析(典型故障1)

针对典型案例1，为查清故障原因，在现场根据实际运用环境对故障进行模拟，首先将牵引制动手柄置于紧急位车组断开安全环路并施加紧急制动，将被试验车组的5车的总风和制动风缸压力降至接近为零，以模拟因车组长时间断电停放时个别车辆总风及制动风缸泄漏较大的情况，此时通过制动软件ST03A可以看到STV压力(分配阀预控压力)为500 kPa，现为正常压力(图4)；

图4 通过ST03A软件读取的压力值

保持车组断开安全环路施加紧急制动状态，启动车辆并升弓供电，主空压机启动为车辆充风，在司机室内查看风压表，当总风达到800 kPa时，操作牵引制动手柄至中立位，建立安全环路并缓解常用制动，在缓解过程中发现5车始终没有缓解(图5)，制动缸始终有300 kPa的压力(图6)；

图5 TD屏显示的制动状态

图6 TS屏电子仪器显示的压力值

通过ST03A软件读取STV压力值， STV压力值已经达到771 kPa，此时分配阀预控压力已经出现过充压力。

如图1所示，当列车处于紧急制动状态(紧急电磁阀B60.05失电)时，制动风缸压力(黄色)小于或等于分配阀预控压力(红色)时，双向阀B60.07内部活塞将被推到左侧或中间位置，此时启动主空压机对列车进行充风，由于总风缸和制动风缸压力均较低，所以充风压力上升非常缓慢，当总风压力上升至与分配阀预控压力接近时，由于此时不能迅速产生足够的压力差推动活塞向右移动，从而导致活塞处于中间平衡位置，总风压力通过活塞阀B60.07流向备用分配阀预控回路直至出现超过600 kPa的压力。当备用分配阀预控压力室出现超过600 kPa的压力时，此时缓解紧急制动，列车管充风至6bar也无法缓解该车制动，只能通过B60.14排除过充的分配阀预控压力。

2.3 单车常用制动不缓解故障分析(典型故障2)

根据故障现象可以看出造成单车制动不缓解的主要原因是由于压力传感器零点漂移导致，从现有的CRH5A型动车组逻辑控制可以看出常用制动施加缓解信号是通过安装在制动控制单元中的压力传感器及压力开关来进行判断的(见图7)。

图7 主要用于判断制动施加缓解的压力传感器

为解决因压力传感器零点漂移问题对制动系统硬件做如下更改：

将用于判断制动缓解的制动缸压力开关的下限值由20 kPa改为30 kPa。

在新版的制动软件中将单车常用制动缓解状态诊断逻辑优化如下：

在新版软件中将原有用于判断常用制动施加缓解的Cv压力传感器的判断逻辑取消，使用DCL的设定值来作为缓解指令，从而消除Cv 压力传感器的偏差的影响，以减少单车制动不缓解的故障，如图8所示。

图8 更改说明

3 结 语

针对单车制动不缓解问题可做如下预防措施：

(1) 定期对动车组进行故障数据下载并分析，做到提早发现故障提早预防；

(2) 定期对动车组进行自动制动试验；

(3) 建议动车组长时间库停后应在运营前3 h内进行一次升弓供电(至少20 min)，以保证总风压力正常；

(4) 在动车组每次升弓供电启动压缩机前必须首先建立安全环路，缓解紧急制动。建议采用停放制动停车，牵引制动手柄处于中立位，备用制动手柄、紧急制动按钮不能放置在紧急位；

(5) 在车辆库检时需对车辆进行管路维护，防止车辆断电库停时泄漏量较高，必要时需对总风管路及制动缸管路进行保压试验。

[1] 金 哲，武海清，李和平，等．和谐号动车组制动技术概述[J]．铁道机车车辆，2011.31(5)：1-11.

Cause Analysis on Braking Non-release Failures of the EMU-CRH5ASingle Vehicle

YANGChuan1,MENGFanhui1,XUJie2

(1 Department of Vehicles R&D, CNR Changchun Railway Vehicles Co., Ltd., Changchun 130062 Jilin, China;2 Department of Foundation R&D, CNR Changchun Railway Vehicles Co., Ltd., Changchun 130062 Jilin, China)

The fault rate of Service Braking non-release failures on single vehicle is high from the EMU-CRH5Aoperated in April, 2007. This paper introduces the fault circumstances of Service Braking non-release failures on single vehicle when the car is running, on the basis of the design concept of EMU-CRH5Abraking system. Moreover, this paper analyses two typical cases of Service Braking non-release failures on single vehicle emphatically, the corresponding identification，diagnosis，and precautions methods are designed，thus make sure the security of the EMU braking system. The design approach of fault diagnosis and precautions described in this paper has been well verified on EMU.

EMU； single vehicle； braking non-release failures； cause analysis

1008-7842 (2015) 06-0047-03

男，工程师(

2015-05-20)

U266.2.8.331+9

A

10.3969/j.issn.1008-7842.2015.06.12