CRH3型动车组预控压力不缓解的原因分析与对策

高延财, 万 幸

(中国铁路广州局集团有限公司 广州动车段, 广州 510000)

CRH3型动车组制动系统采用了直通式电空制动和自动式空气制动组合的制动系统。常用制动通过直通式电空制动施加；紧急制动通过直通式电空制动和自动式空气制动同时施加；当车组被救援时，使用自动式空气制动。

自动式空气制动作为备用制动系统保证了车组异常情况下制动系统的可靠性。一方面，当常用制动出现故障时，车组可在限速工况下采用备用制动继续开行，另一方面，车组无法自行牵引时，可通过救援车组为故障车组制动管供风启用备用制动，达到被救援目的。

然而，根据故障统计，当车组在库内长时间无电停留或高级修车组首次供电时，两套制动系统的接口关键部件--双向止回阀，易出现偶发故障，导致车组部分车辆制动无法正常缓解，对车组运营产生了不良影响。

1 工作原理概述

1.1 直通式电空制动

施加常用制动时，制动手柄产生的制动指令传递至制动控制单元，此时车组利用牵引电机的转换功能优先采用电制动，电制动力不足时，空气制动补充。

如图1红色线路所示，来自主风缸的压力经过常用制动电磁阀B60.02(-1-2)控制后到达空重车调整阀B60.05，空重车调整阀根据采集到的载重信号控制此路风压形成中继阀B60.07的预控压力Cv。如图1中绿色线路所示，主风缸风压到达中继阀，形成压力R。当预控压力Cv与压力R同时形成时，中继阀打开，来自主风缸的压力经过一定比例缩减后到达制动缸形成制动缸压力。

1.2 自动式空气制动

备用制动采用自动式空气制动，根据其作用特点又可称之为间接作用制动。如图2所示，CRH3型动车组启用备用制动后，其作用方式实际是通过相应备用制动控制阀对列车管进行充、排风达到间接控制制动的目的(如图2中红色线路所示)。分配阀(DRDV)实时根据列车管压力调整预控压力Stv预控压力，非紧急制动时，预控压力Stv大于Cv1，Stv压力通过双向止回阀(DCV)后形成中继阀(RV)的预控压力Cv，最终通过中继阀控制产生制动缸输入压力。

图1 直通式电空制动气路控制图

图2 自动式空气制动气路原理图

2 故障分析

2.1 故障现象

当车组在长时间断电检修或高级修后首次供电激活时，易发生某节或某几节车制动无法缓解的故障,此时车组人机界面无相关故障报出，制动控制单元断电复位无效，解决故障的方法是打开车下制动控制单元，手动排出图2中预控压力Stv,即异常的Stv压力导致了本车制动无法缓解。

2.2 故障关键部件——双向止回阀

双向止回阀作用是接收两路风压输入，通过压力对比后输出较大一路。阀体主要由两个进气口A1和A3、一个排气口A2以及一个可以自由移动的活塞组成。当A3压力超出A1压力250 kPa时，A2与A3连通，一般情况下，A3与A2不通(如图3所示)。应用在制动设备单元中的双止回阀可将间接制动器或直通式制动器的两股压缩气流中较高者导向中继阀，作为制动输出的预控制压力。

图3 双止回阀剖视图

2.3 异常的Stv压力

如图4所示，正常情况下，车组主风缸风压充足，施加紧急制动时，会同时产生预控制压力Cv1和Stv，Cv1预控压力作用于双向止回阀A1口，Stv预控压力作用于双向止回阀A3口，而Cv1预控压力会高于Stv预控压力(Cv1预控压力由总风管供应，总风管压力为1 000 kPa，而Stv预控压力由列车管供应，列车管压力为600 kPa)，因此双向止回阀中A1口与A2口导通，中继阀根据Cv1预控压力调节压力输出。缓解紧急制动时，Cv1预控压力与Stv预控压力通过各自的排风阀排风，中继阀输出压力降低为0，车组缓解。

图4 制动气路图

若车组断电时间较长，由于主风管连接设备多，受气密性影响，主风管风压会快速泄漏殆尽，而图4中B50风缸管路接头可靠且少，会长时间保持一定风压。当车组再次供电，车组激活的同时未被隔离的ATP导致列车紧急制动安全回路断开使列车施加紧急制动，主风管无风会导致即使紧急制动状态下Cv1也无风，而此时还留存在B50风缸的风压受分配阀控制会形成一定量的Stv预控压力，此时Cv1

3 试验验证

因CRH3型动车组在三级修期间也发生过多次该故障，为验证故障发生的原因，广州动车段调试人员2018年12月15日在进行三级修调试的3020车组进行了试验验证。

3.1 试验1

(1)降低主风缸压力至200 kPa以下(此时B50风缸满风压若施加紧急制动Stv必大于200 kPa，即保证主风缸风压低于所能产生的StV压力即可)；

(2)主控钥匙占用，隔离ATP以防止车组施加紧急制动；

(3)升弓、合主断，系统自动启动两台空压机；

(4)ATP打至非隔离位，车组受ATP影响断开紧急制动安全回路施加紧急制动；

(5)试验结果显示车组发生了由于Stv压力过充而不能缓解的问题。

试验数据如图5所示。

图5 Stv压力过充

图中数据显示当Cv1压力值上升到一定值时，Stv继续增大产生了过充，造成了制动不缓解故障。

3.2 试验2

(1)主控钥匙占用，施加停放制动以保证列车安全；

(2)ATP打至非隔离位，车组施加紧急制动，缓解制动；

(3)降低主风缸压力至200 kPa以下；

(4)升弓、合主断，系统自动启动两台空压机；

(5)试验结果显示上述故障未发生。

试验数据如图6所示。

图6 未出现Stv压力过充数据

图6中数据显示车组在泵风过程车组未受ATP影响施加紧急制动，从而使B60.07双向阀A3右侧的管路失去了过充的条件，避免车辆因Stv压力过充不能缓解制动的故障发生；

3.3 试验3

手动设置间接制动管路预控压力Stv值为680 kPa，使用制动手柄进行缓解，故障车辆制动不缓解，人机界面无故障报出。手动排出过大的间接制动管路预控压力后，制动施加、缓解正常，测量常用制动施加缓解期间接制动管路预控压力值均为零(正常)，如图7所示。

图7 间接制动管路预控压力实测值

4 应对措施

4.1 预防措施

综上所述此类故障是当车组主风管压力足够低、同时车组紧急制动安全环路因为某种原因断开，车组施加紧急制动，当Cv1预控压力随总风管压力缓慢上升的过程中，风压通过双向止回阀活塞从A1口进入到A3口，最终导致Stv压力过大而导致的。因此，只需在制动风缸压力上升过程中确保安全环路闭合，车组未处于紧急制动状态即可避免此类故障的发生。

造成紧急制动安全环路断开的因素主要有:制动手柄置于紧急位、紧急蘑菇头被按下、ATP 处于关闭但未隔离或上电时自检状态等。为避免该问题再次发生，建议随车机械师/司机在主控钥匙占用后采取下列措施：

(1)施加停放制动以保证列车的停车安全；

(2)立即开启ATP电源开始ATP自检；

(3)确保蘑菇按钮和牵引制动手柄不在紧急制动位；

(4)在ATP自检完成后，升弓合主断开始打风；

(5)开始其他发车前需要做的检查。

4.2 应急对策

该故障都是在车组刚激活风压不足时紧急制动安全回路意外断开出现的，特别是三级修首次调试时容易出现这种故障，而在运用中的车组不会出现这种故障，所以在故障出现后可以手动排出过大的Stv压力即可恢复正常。

5 结束语

Stv预控压力过大导致其无法正常通过分配阀排出，故出现了车组制动不缓解的故障。过大的Stv预控压力是因为车组总风管风压不足时，紧急制动安全回路断开引起紧急制动，在总风压力缓慢上升过程中由于双向止回阀内部活塞移动过程中A1及A3两个进风口串风导致，只有严格采取相应的预防措施，才可避免特定条件下此类故障的发生。