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摘要：制动性能的稳定与否直接影响到高速列车运行的安全性和舒适度，随着高速动车组的设计运行速度越来越高，对制动能力的要求也更加严格，目前国内运行的高速动车组采用的都是电空复合制动，由于是黏着制动，车轮滑行问题不可避免，考虑到车轮滑行不仅仅是导致踏面擦伤，更严重的会直接影响制动距离，危害行车的安全。为了保证制动性能，实现动车组空电复合制动的防滑控制，在动车组正式载客运行之前，进行防滑控制系统的实验、分析实验数据并进行优化，结合防滑系统设计理论，获得最优的动车组防滑控制。
关键词：防滑控制； 空电复合制动； 电制动； 空气制动
中图分类号：
0 引言
本文章通过分析空电复合制动下的防滑控制，结合实际车组实验结论，阐述了空电复合制动时防滑控制逻辑，对防滑控制判据设定有指导意义。
1 空电复合制动的防滑控制
电空复合制动时，动车上一般只有电制动，所以动车的防滑主要是电制动防滑。拖车轴上没有电制动，所以当拖车轴有空气制动时，仍可以正常的空气制动方式进行防滑控制
1.1 防滑控制逻辑
当电制动因为滑行保护使实际电制动力降低时，牵引单元通过本地向制动系统发送电制动滑行保护动作信号，使制动暂时不要因实际电制动力下降而在车轴上补充空气，以利于动车轴的黏着恢复，防止因为补充空气制动使制动滑行加重。电制动连续降低超过某一时间时（通常5秒），将切除电制动而施加空气制动，用来保证制动距离和防止轮对擦伤。
图1 某架控动力系统城轨动车组防滑控制逻辑
1.1.1 空电复合制动，制动软件执行过程
制动控制单元（BCU）根据当前工况计算所需制动力，并进行电制动力管理,软件控制过程为：
BCU接收到三个信号分别是：a）牵引控制单元(TCU)发送电制动力可用的网络信号，b)电制动力最大可用值的网络信号，c）电制动力可用硬线信号。然后分别计算两个转向架需要分配的电制动力，通过电制力设定值信号（一个百分比信号）发给牵引控制单元。牵引控制单元收到此信号后，根据按照这个指令执行实际输出电制动力：
电制动力最大可用值（kN）×电制动设定值（%）=实际发出电制动力（kN）。
并向BCU反馈电制动力实际值，BCU根据TCU反馈电制动力实际值，进行下一个循环的电制动力分配。
1.1.2 滑行时制动系统软件执行过程
BCU根据TCU反馈电制动力可用、以及滑行状态前的电制动力值，根据防滑控制逻辑，分别计算两个转向架需要减少的电制动力，通过电制力减少量命令TCU的减少电制动力。
TCU收到此信号后，根据下面算法，执行实际输出电制动力：
电制动力值（kN）×（1-电制力减少量）（%）=实际发出电制动力（kN）。
并向BCU反馈电制动力实际值,BCU根据TCU反馈电制动力实际值和车辆运行状态，进行下一个循环的防滑电制动力控制。
当电制动力按照BCU指令执行后，轴速仍未恢复。BCU根据防滑判据，认为电制动力减少无法满足要求，空气制动同步介入。BCU既通过防滑排风阀进行空气制动控制，同时也通过上述方式减少电制动力，尝试恢复轴速，让车辆离开滑行区。
当完全排空制动缸压力，车辆无空气制动，但轴速无法恢复，车辆仍处于滑行状态，按照前述标准，持续10S，BCU恢复空气制动，将车轮抱死至停车。
1.1.3滑行未抑制
下图为某车型城轨动车组发生滑行时的数据，此车型设置完全排空制动缸压力到防滑阀停止排风且恢复制动的最长时间为5S（标准规定10S内）：
图2 BCU防滑试验数据分析
从图2可以看出，列车从160km/h开始制动的防滑过程中可分为以下两个阶段：
(1) 在182.5秒和198秒之间时，1车的1轴、2轴出现滑行，BCU向TCU持续发送1架防滑减量，最大减量百分比为93%，但TCU未响应防滑减量，电制力实际值始终持续不减小，甚至有上升的情况。该过程中1轴、2轴防滑阀持续动作，调节各自制动缸压力，使1轴、2轴轴速恢复(压力调节过程见试验组数据，图3)。
(2) 在203.0秒和207.5秒之间时，1车的4个轴都发生滑行，BCU向TCU发送两个架的电制防滑减量，持续最大值93%，但TCU未响应BCU发送的电制动减量。该过程中4个轴的防滑阀持续动作，调节各自制动缸压力。通过调节，1轴、2轴轴速恢复。虽然防滑阀将3轴、4轴的制动缸压力几乎降为0(压力调节过程图3)，但由于电制力始终未减小，导致3轴、4轴轴速始终未恢复，进而发生轴抱死，轮对擦伤。
图3 防滑试验数据分析
由图2和图3对比可以看出，在防滑控制过程中，空气制动防滑始终在起作用，不断调节制动缸压力，使轴速恢复。当3轴、4轴轴速与车速相差较大时，空气防滑控制已经将制动缸压力排空，持续一定时间之后防滑排风超时，3轴、4轴防滑功能切除，压力上升，说明空气防滑控制正常。
此次发生防滑擦论故障的根本原因是：在防滑试验过程中，TCU未执行BCU发送的电制动防滑减量，致使电制力未减小，导致轮对轴速持续降低，进而发生轮对擦伤。
2 防滑系统建议
动车组制动防滑控制设计阶段和动车组运用阶段均需要重视防滑功能，对可能影响到防滑系统功能的因素进行管控。
2.1 优化判断逻辑
若动车组是架控动力系统则增加两架电制动力差异过大判据，若两架电制动力差值过大，切除电制动力，实现纯空气制动和空气制动防滑。若动车组是车控动力系统，则应准确输出电制动力防滑减量指令输出值。
2.2 实验
日常运用维护过程中增大对防滑系统关键部件的实验和性能测试。
3 结语
目前高速动车组防滑控制系统，无论制动系统是基于转向架控制还是车辆控制，大多都是空电复合制动状态下进行防滑控制；本文以某架控城轨动车组实验分析为参考，说明充分利用粘着力，合理设定防滑判据，是保证车组平稳运行和安全停车的重要方法。
参考文献
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论文作者:李童生 王东星 李化明 王振宏 吉振山
论文发表刊物:《科技新时代》2019年2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：防滑论文; 车组论文; 空气论文; 压力论文; 信号论文; 滑阀论文; 判据论文; 《科技新时代》2019年2期论文;