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摘要：本文首先对动车组制动系统的组成和类别进行了简要介绍，其制动系统主要由制动控制系统、制动命令、供风系统、基础制动装置组成，其类别从工作原理来看，主要包括电制动、空气制动和停放制动，其中空气制动又包括直通式的电空制动和分配阀控制的纯空气制动；然后在此基础上对CRH3型动车组制动系统常见故障进行分析，重点分析了制动有效率丢失故障，因为制动系统的很多其它故障表现均与其有关联；最后提出了关于制动系统故障分析的一般思路。
关键词：CRH3型动车组；制动系统；制动有效率丢失；制动试验
动车组之所以能够在多条线路上安全稳定地运行，与它良好的车体、转向架、牵引供电等系统密切相关，但更加离不开它安全有效的制动系统。所以，为了保证列车的安全运行，我们必须熟悉制动系统的基本组成及工作原理，能够对其常见故障进行准确地判断分析，并能够根据实际情况进行正确的应急处理操作。
1CRH3型动车组制动系统概述
1.1制动系统的组成
CRH3型制动系统主要包括制动控制系统，制动命令，供风系统，基础制动装置。
制动控制系统主要指位于各车厢下方制动控制柜内的气动控制模块，电子控制模块，电气接线装置等，此外还包括一些隔离控制设备（如塞门供风等），这些隔离设备在故障排查及应急处理操作中非常有用，必须熟悉其在不同车厢的位置及作用。从具体功能上来看，空气制动控制和电子制动控制完全地集成构成了制动控制系统，而制动的作用则由制动控制单元（BCU）、牵引控制单元（TCU）和列车中央控制单元（CCU）调节，这几种控制单元之间的通信由MVB（多功能车辆总线）和WTB（列车总线）来支持，其中前者主要负责一个牵引单元内的通信，而两个牵引单元之间的通信则由后者来完成。 制动命令主要指的是司机进行制动操作的电子制动控制手柄、司机备用制动手柄及紧急制动阀，还包括用于制动管路和总风管压力显示的压力表。
供风系统可以为空气制动系统提供压缩空气，主要包括集成模块（包含空压机、干燥器、油过滤器）、冷凝水收集装置、辅助压缩机。
基础制动装置包含制动盘、制动夹钳和闸片。
为了能够快速准确地排查故障，必须对制动系统的组成部分非常熟悉，这样可以从整体入手，确定故障发生的可能位置及原因，然后再根据具体情况对故障进行分析处理。
1.2制动抖动的发生机理
制动抖动的振源是制动器子系统，通过前悬架和转向系统的传递和放大，表现为转向盘、制动踏板、车身底板的剧烈抖动，感觉最明显的是转向盘圆周方向的抖动。 试验研究表明，发生制动抖动的根本原因是制动力矩和制动压力发生了波动。制动压力波动通过液压系统传到制动踏板，表现为制动踏板抖动。制动力矩波动导致地面制动力的波动，引起前悬架的摆振。该振动通过悬架和转向机构的传递和放大，表现为转向盘的抖动。通过副车架的传递，引起车身地板的抖动。 制动力矩的波动频率与车速成正比，在制动过程中，制动力矩波动相当于一个扫频信号，当激振频率与传递途径上的悬架子系统和转向子系统固有频率重合时，会使振幅放大。频率相差较大时，振动被衰减和吸收。所以测得的抖动信号表现为小—大—小的特征。
引起制动力矩波动的主要因素是制动盘的几何形状和温度。具体包括制动盘厚薄差、制动盘的端面跳动和热效应。 制动盘厚薄差可以导致接触压力分布不均以及制动力等效半径发生变化。同时制动盘的厚度变化也会强制制动分泵的活塞轴向移动，导致制动压力的波动。试验表明，在一定的车况下，(# !)的厚薄差，细心的司机就能感觉到制动抖动。 制动盘端面跳动是指制动盘的盘面沿圆周方向有轴向的高低变化（不一定有厚薄差）。端面跳动本身对制动抖动的影响远小于制动盘厚薄差的影响，大约为(*#+(*("，所以在加工和装配时对制动盘端面跳动的控制要比制动盘厚薄差松得多。但是经过非制动状态的长期磨损，端面跳动逐渐减小，厚薄差逐渐增大，端面跳动会慢慢转化为厚薄差。
2质量问题的故障分析
2.1故障再现试车
通过试车，得出3点结论：
（1）、能再现故障；
（2）、故障与摩擦片、卡钳关联不大；
（3）、故障随制动盘走。
2.2其他关联件分析
对轮毂轴承进行拆解分析，验证轴承外观、尺寸、硬度和金相组织无异常。
2.3失效件分析—外观、尺寸
本年度退回失效件134件。
（1）表面磨损基本正常，9件表面沟槽，占总数的6.7%；
（2）端面跳动0.01—0.38mm，无统计规律；
（3）厚薄差0.005—0.09mm，无统计规律。
可以总结为：经对售后故障件进行试车验证，故障能再现；导致质量问题频发的关键件，可以确定为制动盘。对制动盘进行五个问题集中的批次进行分析，发现部分批次石墨形态不合格，硬度差稍大，证明制动盘毛坯工艺过程本身存在问题。综合来看，二级供应商质量控制能力差别明显，C供应商盘优于B供应商盘。
3车型制动抖动改善的相应对策
3.1综合机械设备的运用
停止使用B供应商的制动盘，切换为C供应商C供应商的制动盘；对C供应商C供应商进行过程审核，提升其质量保证能力并要求其进行第三方提升；寻找过程控制能力较强的供应商进行试车验证、对比分析；建议对制动盘供应商纳入我司一级供应商进行管理。
3.2总装现场车路试
随机抽取5台车对C供应商制动盘进行路试验证。
注明：（1）抖动等级由严重变为轻微 (等级变化依据试车时方向盘抖动程度对比而定)；
（2）制动抖动时速度由原来的50—60km/h、70—80km/h变为100—110km/h；
（3）在加速和匀速过程，速度100—110km/h时也出现抖动。
3.3合金盘等对比验证
为进一步验证改善效果，采用星光机械合金制动盘（按日产标准制作）和山东龙口制动盘进行效果对比验证。
验证结论：
（1）C供应商合金盘、星光合金盘（日产标准）、龙口制动盘均在时速100—110km/h出现方向盘轻微抖动现象。
（2）此抖动现象在加速、匀速过程同样存在。说明此抖动与制动无直接关联。
3.4售后3MIS数据
（1）某车型系列整车3MIS数据：
（2）某车型系列零部件3MIS数据：
注：2014年11月20日，对策实施后生产的某车型X5至今无方向盘抖动反馈。
3.5加工和装配的综合运用
随着对制动抖动问题研究的深入，汽车厂家 意识到制动盘初始的厚薄差和端面跳动是产生制动抖动的主要根源。对其严格控制，可以有效地减缓制动盘的磨损和延迟制动抖动发生的时间。另外在加工过程中还应注意材料的均一性、消除热应力等。 除了控制制动盘和轮毂的初始厚薄差以及端面跳动外，还应注意装配误差的控制。过去一般认为只要零部件合格，装配后也一定合格，装配后没有检测工序。实际上如果轮毂和制动盘的端面跳动的高点正好重合，就有可能使装配后的端面跳动超标。同时，若在制动盘和轮毂端面之间夹杂异物（如铁屑、锈斑或毛刺），也可能使最终的端面跳动超标。试验表明，头发丝粗细的异物，在制动盘上引起的端面跳动就足以引起日后的制动抖动，因此增加装配后的检测是非常必要的。
4结语
在综合使用的过程中，还要做好衬套性能测试，对影响方向盘抖动的其他部件——前摆臂总成衬套B20-2914117和B20-2904016）委外进行刚度、性能曲线检测。并更换更换衬套试车，试车用车：柳州A供应商公司购买的某车型X5；试车制动盘：海盟龙口制动盘；试车结果简述；更换衬套初期，方向盘严重抖动；待行程一段距离，抖动级别降低，但仍有抖动。根据情况进行更换。更换新的元件后，需要检测装配后是否合格。需要说明的是，如果更换制动盘，需要同时更换与其配对的摩擦块。
参考文献：
[1]宁国宝;张立军;尹东晓;余卓平;;制动引起的方向盘抖动现象试验研究[J];中国工程机械学报;2004,5（3）：23-24
[2]谢暴;陶其铭;;基于模态分析的汽车方向盘怠速抖动改进研究[J];装备制造技术;2010,8（03）：66-67
[3]张立军;缪唯佳;余卓平;;汽车盘式制动器摩擦-振动耦合特性试验研究[J];摩擦学学报;2008,5（5):69-71
[4]宗长富,郭孔辉;汽车操纵稳定性的主观评价[J];汽车工程;2000,8(05):97-99
[5]高晓杰;余卓平;张立军;;制动抖动引起的转向盘振动传递途径分析[J];汽车工程;2006,9(03):45-46
论文作者:曾扬升
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
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