动力集中动车组拖车制动系统气路分析

摘要 CR200J型动力集中动车组经历了直车体和鼓形车体两个阶段，制动系统均采用自动式电空制动机，双管供风形式。直车体拖车制动系统的气路与25T型客车一致，但存在气路设计不合理的问题，故在鼓形车体设计阶段采用取消气路控制箱、调整风缸进出口、对风缸进行分级管理等方法，对拖车制动系统的气路进行了优化改进。文章分析了改进前后的气路原理，结果表明，鼓形车体的气路原理解决了原直车体供风系统中不合理的问题，更有利于实现动车组一体化操作。

关键词 动力集中；动车组；制动系统

中图分类号 U266.2；U271.91 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）24-0008-03

0 前言

按照中国国家铁路集团有限公司（以下简称国铁集团）的要求，为满足我国普速铁路的运输需求，提高既有普速铁路运输的服务品质，充分利用既有线的运输资源和既有机车、客车的检修资源，在国铁集团和中国中车的主导下，研制了时速160 km的动力集中电动车组（以下简称CR200J型动车组），包括短编动车组和长编动车组两种固定编组类型，同时具备灵活编组的能力[1-2]。

CR200J型动车组按车体断面形式，可分为两个技术阶段：直车体阶段和鼓形车体阶段。直车体阶段为早期的动力集中动车组，自2015年开始进行方案设计，2017年样车下线，2019年正式上线运行，并定型为“复兴号”家族中的重要一员[3]。鼓形车体阶段自2019年开始进行优化设计，2020年进行样车生产，2021年开始上线运行。

直车体阶段的CR200J型动车组拖车以25T型客车为基础进行优化设计，而鼓形车体则以直车体为基础，进行更深入的一体化设计和优化改进[4-6]。

CR200J型动车组的拖车制动系统采用自动式电空制动系统，可适应国内既有机车操纵控制，满足救援和回送需求[7]。该制动系统采用双管供风形式，即制动用风与车辆其他设备用风分开供应：列车管负责制动装置的用风供给，给副风缸、工作风缸等供风；总风管专门供给制动系统外的其他用风设备，包括空簧、塞拉门、集便器等。

1 直车体制动系统

1.1 制动系统气路原理

直车体拖车制动系统的气路原理与25T型客车一致，制动机采用104电空制动机或F8电空制动机，由列车管进行供风，采用104电空制动机时，需配备缓解风缸；其他用风设备通过总风管供风，并设置气路控制箱，主要功能为可根据联挂机车供风方式选择单管供风或双管供风。直车体拖车制动系统的气路原理图如图1所示：

制动缓解时，列车管内压缩空气经组合式集尘器进入电空制动机，分别给副风缸和工作风缸充风；制动时，列车管压力下降，制动机根据工作风缸和列车管压力的平衡关系，控制副风缸给制动缸充风，从而施加

制动。

直车体拖车设有和25T客车功能一样的气路控制箱，以实现给空簧、集便器、塞拉门等用风设备的气路转换。气路控制箱主要由集成阀板、球阀、止回阀、滤尘器等部件组成，其特点是将车下的各种阀类集成安装在一个气路主控板上。该控制箱设有总风管、制动主管、副风缸管三个进气口和空簧、生活风缸两个出气口，压力空气从进气口进气，经过滤尘器、板上孔道及安装在气路板上的各类阀，从气路板上的空簧、生活风缸出气口进入空簧风缸和生活风缸，并同时进入空气弹簧供风管和生活用风供风管，通过气路板上截断塞门的开关状态，实现气路的转换。为防止因集便器耗风量太快造成的总风压力迅速下降，在总风管为生活风缸供风的管路上设有2 mm的缩孔[8]。在采用双管供风时，

需打开球阀1、球阀2，关闭球阀3、球阀4、球阀5、球阀6，此时空簧风缸和生活风缸的压缩空气由总风管提供；在采用单管供风时，如本车制动功能正常，则打开球阀3、球阀4，关闭球阀1、球阀2、球阀5、球阀6，此时空簧风缸和生活风缸的压缩空气由副风缸提供；在采用单管供风时，如本车制动被切除，则打开球阀5、球阀6，关闭球阀1、球阀2、球阀3、球阀4，此时空簧风缸和生活风缸的压缩空气由列车管提供[9]。为避免单管供风时，因空簧或集便器等用风设备耗风过快造成列车管压力下降过快而意外触发制动，在气路控制箱相应球阀前的供风气路上增加了缩孔。

1.2 问题分析

气路控制箱的各阀类部件集成安装在气路板上，气路板内设有盲孔和缩孔。在缩孔位置上，由于气路通风的变化，引起压强也随之变化；如果总风管中含有水汽，则很容易在此处析出，水分析出后容易凝聚在盲孔和缩孔的位置。在冬季低温的恶劣环境下，气路控制箱的温度远低于冰点，当气路控制箱长期处于低温时，凝结的积水很可能在缩孔处冻结，容易造成无法为塞拉门、集便器和空簧等提供压缩空气，导致车辆限速，影响运营秩序[10]。

一般而言，风缸的主要功能是储存压缩空气，同时其下部还设有排水阀门，若压缩空气中含有水分，则可以在其内壁上凝结，从而将收集的水排出。

由图1可看出，直车体CR200J型动车组生活用风和空簧用风直接连接在各自风缸的进气管路上，容易导致压缩空气没有经过风缸处理便进入下游；若压缩空气中含有水分，而风缸无法进行有效收集，则会导致水分进入下游供风管路，容易造成设备锈蚀，影响正常使用。

2 鼓形车体制动系统

鼓形车体拖车制动系统相对直车体进行了针对性的优化改进，由于正常运行时拖车与动力车为固定编组，不与既有机车编组运行，动车组的供风制式均为双管供风，故不存在双改单操作，因此可取消气路控制箱，并对供风管路进行优化。鼓形车体优化后的拖车制动系统气路原理图如图2所示：

鼓形车体拖车仍采用自动式制动系统，列车管和制动机的气路原理并没有变化，但取消了气路控制箱，对总风管供风气路进行了较大优化，具体如下：

总风压缩空气先进入生活风缸，再进入空簧塞拉门风缸。风缸进出口独立，能对压缩空气中的冷凝水起到收集作用。集便器供风采用生活风缸，空簧和塞拉门用风采用空簧塞拉门风缸。为适应单管供风机车回送救援的需要，设有副风缸向生活风缸供风的气路，并设有双改单塞门和单向阀，此塞门为常闭状态，双改单需要时再打开。双改单塞门设置接近于车体侧墙位置的管路上，无需打开裙板即可操作，相对于气路控制箱还需要打开裙板、箱盖，优化后的方案操作更便捷。

考虑风压不足时，对不同用风设备造成的影响程度不同，对各风缸供风进行分级管理。生活风缸压力不足将影响集便器的使用，但对运营秩序无影响；塞拉门压力不足时，也将触发车门安全环路断开，施加惩罚制动停车，影响运营秩序；空簧压力不足时，动车组需要限速处理，也影响运营秩序。由此可见，生活风缸无风时对动车组的影响最小，因此将生活风缸作为总风进入车辆的第一级风缸，将空簧塞拉门风缸作为第二级风缸，其压缩空气由生活风缸提供，确保空簧、塞拉门的用风充足。

3 结束语

CR200J型动车组拖车制动系统的气路原理在直车体阶段与25T客车一致，列车管为自动式空气制动提供用风，而总风管为其他用风设备提供用风，设有气路控制箱进行单管供风和双管供风的气路转换。这种方式变化小，运用成熟，可以更快地满足运营需要。

在鼓形车体阶段，根据直车体动车组运营过程中出现的问题，也为更好地适应动车组运营的特点，采用一体化的设计方式，对制动系统气路进行了优化，保留了原来列车管为制动系统供风的原理，优化了总风管供风的气路，取消了气路控制箱；为满足单管供风机车回送救援的需要，在每辆车增加副风缸为生活风缸供风的通路，在采用单管供风进行回送救援时，可在每辆车操作打开双改单截断塞门，副风缸的压缩空气通过单向阀和缩孔进入总风缸。相比直车体制动系统气路，鼓形车体的方案解决了原有供风系统中的不合理问题，更有利于实现动车组的一体化操作。

参考文献

[1]林晖，闫志强，李菲.动力集中动车组制动系统方案设计与研究[C].和谐共赢创新发展——旅客列车制动技术交流会论文集.中国铁道学会车辆委员会.2017：24-31.

[2]杨守君，王景琪，王贤哲，等.160 km/h动力集中动车组动力车总体设计[J].机车电传动， 2020（3）：35-41.

[3]黄晓旭.动力集中动车组制动系统仿真与研究[D].成都：西南交通大学， 2020.

[4]王松，戚百灵，杨俊锋.时速160 km鼓形动力集中动车组动力车总体设计[J].铁道车辆， 2023（5）：27-31.

[5]于博，倪冬宁，吴国栋，等.CR200J型动车组（鼓形）动力车制动系统[J].铁道机车与动车， 2023（3）：18-20+5.

[6]林晖.动力集中动车组制动系统设计与运用研究[J].铁道机车车辆， 2020（5）：1-7+13.

[7]梁建全，陈磊，高珊，等.CR200J型动车组电空制动系统设计[C].自主创新装备先行，趁势而上开启未来——轨道交通装备技术高层论坛论文集.大连交通大学，中国中车集团有限公司.2020：166-170.

[8]高珊，崔任永，陈澍军.客车制动系统总风支路限流技术研究[J].铁道机车车辆， 2018（1）： 46-49.

[9]司丽，梁建全，杨永勤，等.25G型客车制动供风系统优化方案分析[C].和谐共赢创新发展——旅客列车制动技术交流会论文集.中国铁道学会车辆委员会.2017：309-312.

[10]樊立新.CR200J型动力集中动车组气路控制箱结冰问题分析及改进[J].铁道车辆， 2024（1）：176-181.