CRH1 和CRH3 型动车组制动原理比较

尹 雄，唐 勇

（中国铁路广州局集团有限公司广州动车段，广东广州 511480）

0 引言

近年来随着大批城际、高速铁路线路的开通，中国高铁发展日新月异。动车组是中国高速铁路技术中的核心级装备，动车组是各项关键技术的组合体，而动车组制动技术是关乎动车组能否安全可靠高速运行的核心技术之一。目前广铁集团大量配属了CRH1、CRH3 型动车组原型及其升级版车型。随着动车组服役时间的推移，动车组制动系统各类新型故障日益呈现，对检修人员的理论基础及检修规章制度的合理性有了新的要求。

目前，我国动车组车型种类比较广泛，从时速160 km/h 的城际动车组到时速350 km/h 的高速动车组，其中有适应南方暖湿气候的车型，也有适应北方极寒天气的高寒车，也有西北防风沙的车型。所有动车组都对制动能力有着极高的要求。动车组在设计制造之初，不同速度级别不仅需要有相应制动能力的制动装备相匹配，还要适应不同的气候环境。其中CRH1A 系列车型最大速度可以达到250 km/h，而CRH3C 系列车型可以达到350 km/h。两者相比较，虽然制动计算机、阀体及制动机等设备都是由克诺尔厂家设计制造，但设计理念却有很大的不同之处。

下面对两种车型的常用及紧急制动两个功能方面进行了分析比较。

1 常用制动功能比较

CRH1、CRH3 型动车组包括动车转向架、拖车转向架。动车转向架可采用再生制动和空气制动。拖车转向架只能使用空气制动。当再生制动和空气制动共同使用时，再生制动具有优先权。在车组的制动过程中，车组的再生制动能力不足则由空气制动补充。两种动车组均设计有计算机控制的制动控制系统，每辆车都安装有制动计算机，制动计算机负责制动施加缓解、车轮防滑控制、车轴测速等功能。

在车组的制动过程中，车组的动力制动减小的效果由摩擦制动补偿。在恶劣的环境下时，CRH3（CRH1 不具备撒砂功能）可通过撒砂系统提高车轮与钢轨接触面的粘着能力，提高粘着系数，提高动车组在较差工况下的运行品质。另外，CRH3 设计有自动式备用间接空气制动系统，在机车救援或回送动车组时，使用备用制动。备用制动不依赖于车辆的网络及电气控制，通过列车管的压力变化控制车辆制动力的施加和缓解，其响应速度要慢于电空制动。CRH1、CRH3 型动车组制动气路如图1、图2 所示。

从图1 和图2 可以看出，会发现CRH3型动车组的常用制动气路流程稍复杂些，比CRH1 型车组多了双止回阀、中继阀多了一路控制压力f1，在输出时又加了一个联锁电磁阀控制的活塞阀。其中，双止回阀把电空制动与间接制动巧妙地连接在一起，压力大者优先通行；控制压力f1可以调节中继阀的输出压力C（制动压力），而不是仅仅跟随CV1（预控压力）的值输出恒定值；联锁电磁阀的作用是可以电动的远程隔离掉本车摩擦制动，而此项功能在CRH1 型车组的设计上不存在。单纯从此项功能来看，CRH3 型动车组出现制动故障时，动车组机械师可以不用下车就切除制动，但在实际运维时，远程切除单车制动并不能完全确定制动闸片已脱离轮盘。

图1 CRH1 型动车组制动气路

2 紧急制动功能比较

两种车型都设计了紧急制动回路，紧急制动包括电制动和空气制动两种形式。CRH1 型动车组在以下情况下可以触发紧急制动：①主控钥匙未插入，车组已经激活；②司机按下操控台紧急按钮；③通过主控手柄施加紧急制动；④主风缸风压低；⑤DSD（司机安全装置）触发紧急制动继电器；⑥自动列车控制系统ATP（Automatic Train Protection，列车自动防护）启动其安全继电器；⑦TC CCU（列车控制中央控制单元）启动其紧急制动继电器；⑧无蓄电池电压；⑨列车部分分离；⑩回送时制动管路低于400 kPa。

图2 CRH3 型动车组制动气路

当CRH1 型动车组紧急制动被激活后，全列车紧急制动阀的供电会切断，紧急制动阀会截止掉调压阀输出的压缩空气，而直接把主风管过来的压缩空气输入到限压阀，然后到中继阀，中继阀输出制动压缩空气到制动缸，触发最大摩擦制动，同时主控计算机也会控制车组进行动力制动（图1）。

CRH3 型动车组设计有贯穿全列的硬线监控回路，主要有停放制动监控回路、制动不缓解监控回路、火灾监控回路、转向架监控回路、旅客紧急制动回路、紧急制动回路等。以下任意方法均可触发紧急制动：①按下司机室紧急制动按钮；②制动力控制器拉到紧急制动位置；③由列车保护系统或自动警示设备触发；④列车运行时，施加了停放制动，停放制动监视回路会触发紧急；⑤制动，紧急制动施加直至停车；⑥转向架监视回路触发紧急制动；⑦空气制动和电制动被用于紧急制动。

CRH3 型动车组紧急制动被触发后，紧急制动电磁阀也会失电把主风管的压缩空气通过双止回阀、限压阀输入到中继阀RV，中继阀再输出最大的摩擦制动压力到制动缸。在紧急制动触发时，列车管的压力也会通过制动手柄、头车后部紧急排风阀被全部排出，从而分配阀也会输出压缩空气到双止回阀04，但是一般主风管的压力要明显大于列车管的压力，因此主风管的压缩空气会通过双止回阀，而列车管的制动压缩空气会被截止（图2）。

CRH1 与CRH3 型动车组紧急制动的原理基本相似，都采用了紧急制动阀、限压阀、中继阀，但CRH3 型车组的中继阀是可以气动调节的。并且两个车型的中继阀实际也不一样，CRH3另外多了一路间接制动的压缩空气，在紧急制动也同时启动，安全系数更高。两种车型的紧急制动阀的工作原理也不相同，CRH1 型是失电制动，而CRH3 型是得电制动。CRH3 型动车组的紧急制动阀实际是嵌套（早期车型设计）前述六大回路的，各任意回路触发均会启动紧急制动。后期实际运营由于旅客吸烟极易触发烟火报警，继而导致紧急制动，故而对嵌套烟火的功能进行了改造，只启动限速功能。

3 制动系统典型故障

3.1 CRH1 型动车组故障

CRH1 型动车组在运用中经常报以下故障：①CV 压力不正确；②达到的制动效果大于要求效果；③某轴制动缸压力偏差。对于CRH1 型动车组制动系统故障，大量的运用经验表明有很大一部分的故障是因为压力传感器故障导致的。在处理制动系统故障时首先要排除压力传感器自身故障的因素。

如排除传感器原因，则主要原因可能为：①预控压力管内有风压窜入导致增压，原因可能为紧急制动阀关闭不严或A1 阀关闭不严导致风缸压力窜入；②压力传感器故障导致有测量误差；③预控压力管路有泄漏，原因可能为A2 调压阀关闭不严及控制上给出错误失电的信号、风压测试口泄漏或CV 压力传感器泄漏；④紧急制动阀意外断电，无紧急制动指令却施加了紧急制动力，故障点可能为614001 线某处断路；⑤制动电路板故障；⑥载荷阀故障。

3.2 CRH3 型动车组故障

CRH3 型动车组常用制动故障与CRH1 型动车组常用制动故障很相似，CRH3 型动车组最典型的故障是191A 故障。191A代码的事件描述是间接制动不正常，而报出这个代码的原因是在制动试验过程中间接制动被干扰。

分析此故障，要对CRH3 型动车组的备用制动原理有所了解。CRH3 型动车组设计有一条贯穿全列的列车制动管，此管路减压，列车制动；管路增压至600 kPa，制动缓解。备用制动的核心部件是分配阀。CRH3 型动车组每节车厢都设计有一个分配阀，分配阀与列车管、备用制动储风缸（B50）相连，当贯穿全列的列车管风压下降时，此时列车管风压小于B50 的风压，分配阀动作将B50 的压缩空气输出至该车厢的制动预控制压力管路开始实施制动。当列车管风压逐渐上升时，分配阀逐渐减小预控制压力，当列车管风压上升至与B50 压力相等时，预控制压力被分配阀完全排空，制动缓解。

当分配阀中进入进入油、水等杂质时，在温度较低的情况下极易造成分配阀阀体动作卡滞，阀体卡滞会造成预控制压力降低，而每节车制动计算机都有对备用制动的预控制压力进行检测，只要检测到预控制压力不正常就会报出191A。找到故障的分配阀后更换故障分配阀即可。

4 结论

动车组是中国高速铁路技术中的核心级装备，CRH1 和CRH3 型动车组是目前使用非常广泛的动车组。其中，CRH1 型动车组制动系统设计相对简单，制动回路是失电导向安全设计，故障率较低，运行稳定。根据目前运营故障统计，目前易发故障集中在压力传感器测量上，如CV 压力不正确、达到的制动效果大于要求效果、车组报某轴摩擦制动故障、某轴制动缸压力偏差等故障。CRH3 型动车组制动系统相对复杂些，紧急制动采用得电制动，列车增加了备用制动设计，最有特色的是制动回路嵌套其他回路的思想，使得列车制动更加稳定可靠。当然，这也意味着列车意外施加紧急制动的可能性大大增加，频繁的紧急制动易导致制动闸片的消耗速度增快。长远而言，不利于降低运营成本及运营秩序的稳定。

在动车组日常制动试验时，CRH1 型动车组完成制动试验时间仅需2 min，而CRH3 型动车组制动试验（全面试验）时间耗时需25 min，CRH1 型动车组的试验速度大大快于CRH3 型动车组，给检修工作带来极大的便利。

未来新型动车组制动系统的研发或可结合两种车型的优点，制造出维护成本更低、可靠性更高的的动车组制动系统。