CRH5型动车组空气压缩机控制及逻辑原理

姜　航　康成伟　齐志新

（中车长春轨道客车股份有限公司高速动车组制造中心，130062，长春∥第一作者，高级技师）

CRH5型动车组的供风系统有别于其他普通轨道交通列车，其空气压缩机采用螺杆式电动空气压缩机，具有结构上简单、振动和气流脉动小、噪声低等特点，且联轴节和轴承动态负载较低，磨损较小。该空气压缩机从启动到停止以及空气压缩机的报警保护都由网络进行监控，逻辑控制合理。为了能更好地了解和分析CRH5型动车组空气压缩机的工作原理，本文从逻辑控制角度来研究空气压缩机的维护和故障排查问题。

1　空气压缩机分布与组成

1.1　空气压缩机分布

CRH5型动车组供风系统主要由分布在TP/TPB车的2台空气压缩机来提供（见图1），其中空气压缩机的电能由电网设备通过辅助变流器提供。当电网设备供电时，这2个主压缩机各由1个辅助变流器供电。空气压缩机将压缩空气向储存风缸充气（每辆车中都有），然后通过总供风管路和列车供风管路向制动系统、外门系统、卫生间系统及头车辅助系统等供风。

1.2　空气压缩机组成

（1）电动机：空气制动系统的压缩空气由电动机－压缩机装置产生。电动机－压缩机装置包括1个螺杆式螺旋式压缩机和1台400 V、50 Hz的驱动电机。压缩机通过弹性联轴节由电机直接驱动，并与电机刚性安装在一起。

（2）空气干燥装置：为满足压缩空气湿度要求，供风装置配有1套空气干燥装置。空气干燥装置主要由2个装有吸附式干燥剂的缸、2个控制电磁阀、2个止回阀、1个集控旁通阀、1个再生缩孔、1个三通阀和1个排气消声器组成。空气干燥装置由集成式电子程序定时器控制，有2个工作阶段（干燥和再生）。当主气流在一个缸内干燥时，另一个缸内的干燥剂将会再生。每个缸都有1个显示工作状态的压力指示器。

图1　CRH5动车组车型图

2　空气压缩机控制原理

CRH5型动车组空气压缩机由列车控制与管理系统（TCMS）控制。TCMS通过多功能车辆总线（MVB）上的网络模块接收发信号，同时由TP/TPB车制动控制单元（BCU）的总风压力检测传感器将压力信号转化成电信号，再由BCU将信号通过网络模块传给TCMS，经过信号判断后控制空气压缩机的启动与停止。

空气压缩机启动控制原理如图2所示，其控制过程如下：

（1）占用主控司机室，列车网络正常，升起受电弓供电。当总风压力低于0.75 MPa时，动车组TP和TPB车的空气压缩机都启动，直到总风压力达到1.00 MPa后，2个空气压缩机停止工作。

（2）占用主控司机室，列车网络正常，升起受电弓供电。当总风压力低于0.85 MPa时，只启动1个主控单元TP或TPB车的空气压缩机，直到总风压力达到1.00 MPa后，停止工作。

（3）占用主控司机室，列车网络不正常，升起受电弓供电。开启主控司机室的强泵开关（32S01），强迫启动两个空气压缩机，直到总风压力达到1.00 MPa后，手动关闭强泵开关，2个空气压缩机停止工作。

图2　空气压缩机总体控制逻辑

2.1　总风压力低于0.75 MPa时启动逻辑

图3　空气压缩机启动控制逻辑

如图3所示，当动车组MC2或MC1车占用司机室，列车网络正常时，升起受电弓供电。当动车组总风压力低于0.75 MPa时，正常情况下TP/TPB两车的空气压缩机都需要启动。以TP车为例，TP车车下BCU内的压力开关A16.04（0.75 MPa压力检测开关）与 A7、A9闭合，使总风压力（0.75 MPa）检测信号为高电平1（见图4）。结合图3可以看出：①在主控司机室占用时，主控司机室逻辑变量为1；②网络启动信号为0，一般情况下该变量都为低电平0；③空气压缩机没有故障，故障变量为0；④当总风压力低于0.75 MPa时，总风压力主控端逻辑变量为1。

满足上述条件后，本车空气压缩机启动逻辑变量为1，空气压缩机启动。直到总风压力达到1.00 MPa时，总风压力检测信号为0。通过逻辑计算后，使本车空气压缩机启动逻辑变量为0，空气压缩机停止启动。TPB车空气压缩机启动同TP车空气压缩机的启动逻辑相同。

图4　空气压缩机压力开关电路

2.2　总风压力低于0.85 MPa时启动逻辑

当动车组MC2或MC1车占用司机室，列车网络正常时，升起受电弓供电。当总风压力为0.85 MPa时，只需启动1个空气压缩机。启动的空气压缩机需要进行逻辑判定主控单元的空压机是否在工作。如图1所示，MC2/M2S/TP/M2车为半列控制单元，T2/TPB/MH/MC1车为另半列控制单元。当MC2车司机室占用时，则MC2/M2S/TP/M2半列为主控单元，当风压低于0.85 MPa时，TP车空气压缩机启动；当MC1车司机室占用时，则T2/TPB/MH/MC1半列为主控单元，当风压低于0.85 MPa时，TPB车空气压缩机启动。

风压低于0.85 MPa时，以TP车为例，车下BCU制动控制单元内的压力开关A16.05（0.85 MPa压力检测开关）、A10及A12闭合，使总风压力（0.85 MPa）检测信号为高电平1（见图4）。结合图3可以看出：①在主控司机室占用时，主控司机室逻辑变量为1；②网络启动信号为0，一般情况下该变量都为低电平0；③空气压缩机没有故障，故障变量为0；⑤当总风压力低于0.85 MPa时，总风压力主控端逻辑变量为1。

满足上述条件后，本车空气压缩机启动逻辑变量为1，空气压缩机启动。直到总风压力达到1.00 MPa时，总风压力（0.85 MPa）检测信号为0，通过逻辑计算后，使本车空气压缩机启动逻辑变量为0，空气压缩机停止启动。

2.3　空气压缩机强制启动逻辑

CRH5型动车组设计了强行启动空气压缩机的功能。该项功能是在列车网络出现问题时，可使用该功能给车辆供风，同时，不再受TP或TPB两车的压力逻辑控制，即使在总风风压达到了上限值1.00 MPa时，也仍然可以强制启动。该功能是由MC2或MC1车占用司机室，升起受电弓供电后，将强泵开关32S01置于ON位时（使全列压缩机都工作的开关），其辅助触点 A3、A4和 B3、B4闭合导通（冗余设计），使强泵开关指令信号为1（见图5）。该逻辑变量通过列车网络模块传递给TP/TPB两车。

以TP车为例，空气压缩机的启动条件及控制逻辑为：①占用主控司机室，是主控司机室占用逻辑为1；②强泵开关（32S01）置于NO位，使强泵开关指令信号为1；③经过逻辑运算模块，使强泵启动信号为 1（见图 6）。

结合图3可以看出，满足上述条件后，使本车空气压缩机启动逻辑变量为1，空气压缩机启动。直到总风压力达到1.00 MPa时，手动将强泵开关（32S01）置于OFF位，通过逻辑计算后，使本车空气压缩机启动逻辑变量为0，空气压缩机停止启动。

TPB车强泵启动逻辑控制同上述TP车，参看上述逻辑。

图5　空气压缩机压力强泵开关电路

图6　空气压缩机强泵逻辑简图

3　空气压缩机的内部保护

空气压缩机设有内部压力保护和温度保护，其保护逻辑电路如图7所示。

图7　空气压缩机保护电路

3.1　压力保护

如图7所示，空气压缩机内部压力保护的压力值为0.27 MPa。正常情况下，当空气压缩机内部压力小于0.27 MPa时，空压机内部压力保护开关不动作，图7中的1、2触点为常闭，空压机内部压力开关信号为1，并通过网络模块传送给TCMS；当空气压缩机内部压力大于0.27 MPa时，空压机内部压力保护开关动作，1、2触点变为常开，空压机内部压力开关信号为0，并通过网络模块传送给TCMS，报警并使空气压缩机停止工作。

3.2　温度保护

如图7所示，空气压缩机设有温度开关进行保护。当正常情况下，温度低于设定值时，空压机温度感应开关不动作，图7中的3、4触点为常闭，空压机温度开关保护信号为1，空压机正常工作；当温度高于设定值时，空压机温度感应开关动作，3、4触点变为常开，空压机温度开关保护信号为0，并通过网络模块传送给TCMS，报警并使空气压缩机停止工作。

4　结语

本文主要对CRH5型动车组空气压缩机的控制逻辑进行了详细分析，对CRH5型动车组空气压缩机逻辑控制的合理性、启动顺序以及内部保护和报警等功能进行了分析。分析结果对CRH5型动车组空气压缩机的日常维护和设计优化具有参考作用。

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