动车组制动系统概述

程海鹏?吴连军?刘佳朋?宋山

摘要：动车组制动系统对列车的安全行驶具有重要影响，论文系统介绍了动车组的制动控制系统、供风系统及基础制动装置。

关键词：动车组;制动控制系统;供风系统;制动装置

1.引言

动车组制动系统由制动控制系统、供风系统、基础制动装置三大部分组成。制动系统采用复合制动方式，单元内优先利用再生制动，当再生制动不足时由空气制动进行补充，从而降低制动盘和闸片的磨耗。列车干轨、平直轨道紧急制动距离要求如表1所示：

2.制动控制系统

动车组的制动系统采用微机控制的直通式电空制动系统，制动控制装置采用模块化设计，由构架、制动控制器（BCU）、各空气阀类组件、电磁阀、安全阀、风缸等设备组成。列车制动系统的制动模式包含常用制动、紧急制动EB、紧急制动UB、保持制动、停放制动、清洁制动等。系统运行时，制动指令经列车信息监控系统传送到每辆车的制动控制装置，由制动控制装置内BCU结合速度、车重和制动级别等信息进行运算，按制动控制规律（减速度随速度的变化）控制EP阀（电控转换），并经中继阀送出压缩空气到基础制动装置，紧急电磁阀失电时，压缩空气直接到达中继阀，产生制动压力。

2.1 常用制动

常用制动运行时优先使用电制动，电制动力不足时，由空气制动力进行补充，以满足编组列车上所需要的制动力，具有空重车载荷自动调整功能，能够保证不同车重条件下制动减速度保持不变。

2.2 紧急制动

紧急制动系统包含“EB”和“UB”两种。紧急制动EB是制动系统在设备正常的情况下实施的紧急制动，按速度模式曲线实施制动控制。紧急制动UB是通过独立安全环路执行的紧急制动。

列车可以检测紧急制动EB环路和网络信号状态，当出现异常时触发紧急制动EB。紧急制动EB采用电空复合制动，充分利用电制动能力，在施加时，如果制动系统检测到EB制动力不足，便会通过硬线断开紧急制动UB环路。对于紧急制动EB的缓解，由司机控制器置EB位所触发的紧急制动，可以通过司控器手柄离开EB位进行缓解;由客室或乘务员室紧急制动拉闸被拉下所触发的紧急制动，可以通过司机操纵台“乘客报警旁路”按钮进行缓解。其他情况触发的紧急制动EB，制动系统在列车完全停止前不允许缓解。列车停止后，触发条件复位、紧急制动EB环路建立后，缓解紧急制动EB。

紧急制动UB通过独立的安全环路直接作用于紧急制动电磁阀。紧急制动电磁阀采用失电制动的控制形式。当安全环路断开或失电、EB制动力不足、被救援等情况发生时，制动系统自动实施紧急制动UB，在列车完全停止前不允许缓解紧急制动UB。列车停止后，触发条件复位，紧急制动UB环路建立后，缓解紧急制动UB。

2.3 停放制动

停放制动满足动车组在定员载荷下停放在20‰的坡道上不溜车，并具有不小于1.2倍的安全系数。制动系统具有停放制动状态检测及诊断功能，可以对停放制动的施加、缓解进行集中控制。

在停车时，只需操作操纵台上的停放制动施加按钮，使停放制动缸中的空气排出，便可施加停放制动;当需缓解停放制动时，操作停放制动缓解按钮，使停放制动缸充气到预定压力，从而使停放制动缓解。列车每个停放夹钳单元设有两个手动缓解装置，可通过手动缓解装置缓解该夹钳单元的停放制动。当列车运行速度5km/h以上，意外施加停放制动时，动车组自动实施紧急制动EB停车。

2.4 保持制动

动车组具有保持制动功能，司机操纵台设置保持制动按钮。保持制动力满足定员载荷动车组在20‰坡道上静止或启动时不溜车的要求，保持制动力相当于常用4级制动力。

2.5 清洁制动

为了改善冰雪潮湿天气下制动盘和闸片的摩擦系数，司机操纵台设置清洁制动按钮，可通过清洁制动按钮手动施加清洁制动，此时每辆车均施加70kPa±20kPa的空气制动力。

2.6 乘客紧急制动

在动车组每节车的明显位置处设紧急制动拉闸。如果乘客拉下紧急制动拉闸，列车自动触发紧急制动EB，同时司机室蜂鸣器发出报警声音，在HMI屏弹出报警界面并显示具体车辆位置。该紧急制动可由司机按下乘客报警旁路开关进行忽略，以便司机选择合适的位置停车。

3. 供风系统

供风系统主要由螺杆式空气压缩机组、膜式干燥器、以及贯穿全列的总风管等组成。动车组在有受电弓的3、6车各设置1台主空气压缩机和辅助空气压缩机，当主空气压缩机组不能供风且总风压力不足时，辅助空气压缩机组可利用动车组蓄电池启动辅助空气压缩机组为受电弓升降、真空断路器（VCB）等提供风源。

3.1 主空气压缩机控制

1）主空气压缩机控制协调列车中的各空气压缩机为动车组提供压缩空气，各台空压机起动时采用错时启动，避免同时起动造成瞬间电流过大。空压机车辆的EBCU将本车检测的壓力值通过列车网络传送到头车主控EBCU，由头车主控EBCU通过列车网络统一控制主空压机的启停，保证总风压力保持在800-950kPa之间。当压力值≤800kPa时，单列时主控端牵引单元内的空压机为首选空压机启动;重联时主控车的主控端及从控车的重联端牵引单元内的空压机为首选空压机启动;压力值≥950kPa时，所有空压机关闭;压力值≤780kPa时，单列时两台空压机同时激活错时启动。当EBCU故障时，空压机可通过制动控制装置内压力开关控制启动，保证系统安全。

2）诊断信号：油温高报警信号开关量直接输出给本车EBCU;干燥器故障信号由供风单元直接输出给本车网络用于故障显示。

3）空压机切除：司机室监控屏可手动切除每个供风单元。

3.2 辅助空气压缩机控制

辅助空压机采用无油活塞式压缩机装置，由车载蓄电池供，在车辆运行准备、总风压力不足时，为受电弓上升、EGS（保护接地开关）动作以及投入真空断路器、高压隔离开关动作提供压缩空气风源。辅助空压机的工作压力范围在640kPa-780 kPa 。

4.基础制动装置

基础制动装置安装于转向架上，采用空气卡钳盘形制动装置。其中，M车每轴设置2轮盘，T车每轴设置2轮盘和2轴盘，制动盘采用铸钢制动盘，闸片采用浮动式结构，提高盘片接触均匀性，使制动盘各部分热负荷更加均匀。

5.小结

动车组设有微机控制直通式电空制动系统，采用复合制动方式。整个制动系统包含制动控制系统、供风系统、基础制动装置三大部分，由BCU、各空气阀类组件、电磁阀、风缸、空气压缩机以及制动盘、闸片等装置共同组成。列车在运行时，设备不同的工作状态对应制动系统不同的制动模式。

参考文献：

[1] 李芾，安琪.国内外高速动车组的发展[J].电力机车与城轨车辆. 2007（05）

[2] 王俊勇，张昕.动车组制动系统技术分析探讨[J].铁道车辆. 2005（02）

[3] 刘建.动车组制动控制系统方案设计及仿真研究[D].西南交通大学 2012