摘要：现阶段，我国的交通行业有了很大进展，高速动车组建设越来越多。制动性能对高速动车组的安全性和可靠性至关重要。文章从制动系统的原理与动车组制动系统的组成，以及自动式空气制动机和高速动车组制动系统技术的发展趋势进行了分析。
关键词：高速动车组；制动系统；编组动拖比；安全性和可靠性
引言
空气制动系统可以粗略地划分成供风系统、制动控制装置与基础制动装置三大部分。供风系统由空气压缩机及其附件（干燥装置、油水分离器、压力传感器、安全阀）、风缸、管路及其附件、压力表等组成。基础制动装置或采用闸瓦制动、或盘形制动、或动力制动。动车组制动控制装置虽然有各种不同结构的阀类，但从整个控制原理上分成两类：微机控制的直通式制动机与自动式空气制动机。
1制动系统的原理
动车组的制动系统有两套子系统，一套是电制动，另一套是空气制动。系统采用微机控制的电、空联合制动模式，制动时优先利用电制动（即牵引电机工作在发电状态，把动能转化为电能回馈到电网的再生制动），当制动力不足或电制动功能失效时，再采用空气制动以确保制动效果。制动指令经计算机网络系统传输到每辆车的制动控制系统，系统综合运行速度、车重和制动级别等因素进行运算处理，按制动控制规律实施空气制动与电制动。
2动车组制动系统的组成
我国高速电动车组主要采用再生制动与空气制动的复合制动模式，其包括多个子系统，主要由电制动系统、空气制动系统、防滑装置和制动控制系统等组成。其中制动控制系统是制动系统中由司机或列车自动控制系统ATC控制，产生传递制动信号并对制动力进行计算和分配的部分。由此可以看出，制动控制系统主要包括制动信号发生装置、制动信号传输装置和制动控制装置3个组成部分。列车自动控制系统（ATC）被引入高速动车组来辅助制动系统，ATP/LKJ是在我国运营线路上用来辅助司机在规定地点停车，防冒进、冒出、超速的主要系统。但我国目前运营的车辆是基于不同的平台制造的，在相同的线路上可能存在几种不同的控制信号，会给司机操作带来困扰，同时不同信号间可能存在干扰，这些都是不容忽视的问题。对我国高速动车组而言，列车制动装置是指动车制动装置、拖车制动装置的组合，它们共同形成完整的制动系统，强调系统的概念。我国动车组制动系统一般具有制动能力强、响应速度快、制动力计算分配准确性高、故障导向安全、制动冲动小的特点。动车组是一个复杂精密的组合体，包括牵引系统、制动系统、控制系统等。动车组制动系统的设计需要综合考虑系统平衡、工程造价、运营成本等问题。头车带有牵引电机时，由于电磁兼容问题会对动车组的控制信号产生影响；全部是动车的编组方式（8M0T；16M0T）时，动车组更轻量化，制动效果更好，维修成本更低，但工程造价会大幅度提升。
3自动式空气制动机
通过制动控制阀改变列车管的空气压力，以此压力变化为控制信号，控制车辆制动机的分配阀，使制动缸获得所需要的空气压力，再经过基础制动装置产生制动作用。制动时，EP给一定大小的电流到Br电磁阀，将Br电磁阀的排气口0接通，BP管压缩空气经Br电磁阀排到大气中，L处压力下降，使分配阀KE的R口与C口连通。制动缸中得到压力，制动机达到制动状态。保压时，当C口压力达到设定值时，R口不再向C口充气，C口压力保持不变，制动机达到保压状态。缓解时，EP给一定大小的电流到Loe电磁阀，将Loe电磁阀的进出口接通，压缩空气经Loe电磁阀充到BP管中，L处压力上升，使分配阀KE的C口与O口连通。制动缸压力排向大气，制动机实施缓解作用。自动式空气制动机的特点是：1）列车管减压制动，增压缓解。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆2）当列车发生分离事故时，制动软管被拉断时，制动管风压急剧下降，列车能自动、迅速地制动直至停车。3）制动时各车都有副风缸分别向本车的制动缸供气，缓解时各车制动缸的压缩空气也分别从本车的三通阀处排出。制动时制动缸的动作较快，风压上升也快，提高了列车运行的安全性，列车前后一致性较好，纵向冲动小，适合于长大列车。
4高速动车组制动系统技术的发展趋势
4.1非黏着制动
由于接收的反馈速度和位置信号存在误差。即使使用再精密的防滑装置，在不良的条件下，轻微的滑行都是不可避免的。因此，非黏着制动作为辅助紧急制动系统是未来新型城市轨道车辆的发展趋势。目前主要采用的非黏着制动有磁轨制动和轨道涡流制动等。借鉴航空产业，翼板制动作为空气阻力制动的一种，在列车处于中高速范围时产生的制动力是非常可观的，可以成为该速度范围的主要减速手段，使列车在无摩擦、非黏着式的制动作用下减速，在中速及以下速度范围可以继续采用常规的制动方式。须解决3个问题。1）加强车体的减震降噪设计：处于高速扰流下的翼板，会使原有动车组的震动系统产生额外噪声和震动干扰，提高了车体的减震降噪需求。2）保证轻量化设计：强大的纵向力直接作用于车体顶部，车体强度对应加强，同时需要保证车体的轻量化设计原则。3）提高经济性：列车在中高速范围内的巨大能量无法回收利用，影响了运营的经济性。但翼板制动十分有效，具有丰富的研究价值，需要更好地与经济性结合。
4.2分配阀单元原理
制动管的压力空气进入分配阀单元的1口，压力传感器及截断塞门的电接点将压力信号送给TCMS及控制电路，分配阀根据制动管压力变化控制输出压力，工作风缸中压缩空气经分配阀单元的2口输出。比例风缸容积1.3L，它可以模拟制动的容积。当制动管压力升高时，管内压力使分配阀动作，打开了CV口与大气的排气通道，CV口压力空气排大气，压力降低，使系统处于缓解状态。同时，制动管的压力向工作风缸充气。当制动管压力不再升高时，分配阀所有阀口关闭，CV口压力与大气不相通，CV压力保持不变，工作风缸也不再充气，系统处于保压状态。
4.3优化动车组外部供电管理
国内各型动车组外部供电的电压制式不统一，各型动车组外部供电的电压制式与机车供电的电压制式不统一，外部供电连接器形式及容量不统一，被救援动车组最小负载容量不统一，导致动车组之间相互救援时无法通过救援动车组向被救援动车组供电，动车组被机车救援时无法直接通过机车向被救援动车组供电。新研制动车组在外部供电情况下以保证动车组被救援时空气制动可用为目标，合理配置动车组负载容量，实现了动车组被救援时能够通过外部供电满足用电设备需求。
结语
综上所述，我国开行高速动车组以来，取得了举世瞩目的进步。到目前为止，我国高速铁路客运专线长度排名世界第一，总里程超过排在第二到第五名的西班牙、日本、法国、德国的总和。未来为了使我国高速铁路能够进一步提升运营速度，应致力于6个方面的研发工作。1）改善轮轨间的黏着状态。2）研究一套行之有效的非黏着制动方式，以适应高速状态下糟糕的黏着状态。3）高速运行条件下的滑行控制。4）综合考虑编组动拖比对于制动系统的影响。5）降低制动时盘体与制动闸片间产生的热影响的对策。6）高速动车组安全性和可靠性设计。
参考文献
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[3]管春玲.关于CＲH1A型车Cv压力不正确的故障研讨[J].南方职业教育学刊，2016，6(6).
论文作者:刘晓航,李超,刘文博
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/14
标签：车组论文; 压力论文; 分配阀论文; 制动系统论文; 空气论文; 装置论文; 列车论文; 《基层建设》2019年第32期论文;