摘要：防滑控制（Ｗｈｅｅｌ Ｓｌｉｄｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，简称ＷＳＰ）就是为了避免车轮打滑而采取的控制技术，是高速动车组制动系统的核心技术，也是制动系统开发的重点和难点。目前，我国既有高速动车组主要还是引进国外车辆，制动防滑控制技术还由外方掌握，运用维护中防滑参数的调整还受外方限制。此外，国外防滑系统的控制参数和控制策略是依据该国黏着机理的研究成果来设计的，其适用于该国轮轨黏着特性。由于我国的铁路运用环境和轮轨黏着特性都与国外有明显差异，导致既有高速动车组在引进初期均出现过不同程度的轮对擦伤事故，这意味着国外防滑系统的控制参数和控制策略并不完全适用于我国的轮轨黏着特性。
关键词：高速动车组；制动系统；防滑
1国内外动车组制动系统防滑策略现状
在国内外中防滑制动系统的应用是高速动车运行过程中的重要助手，通俗的讲就是在动车制动是通过控制车轮与钢轨之间的打滑程度的一种技术手段。目前我国的高速动车基本已经实现了知识产权自主化，就是在动车制动防滑控制的技术上还是受到国外技术的保护限制，在实际的防滑控制中主要是通过空气防滑制动和电力制动两种方式的结合，而两者主要都是通过车轮与钢轨之间的黏着系数来进行相应防滑控制的。防滑控制主要是依据该动车的实际运行的钢轨条件结合列车的一些制造数据，来进行专条线路的防滑控制的，由于国外技术的不对外开发使得我国该项控制技术一直受到国外技术的限制。
2防滑判据和参数架构设计
2.1参考速度计算
理想的参考速度应为车辆速度，但在车辆运行中要取得车辆速度是比较困难的，所以通常都是用一个尽可能接近车辆速度的模拟速度作为参考速度。参考速度按照下列步骤取得：（１）比较１辆车中４根轴的速度，取其最大值作为参考速度。若想进一步得到不同情况下更准确的参考速度，还应继续进行下列计算。（２）如果４根轴速度下降较快，当降速最快轴的减速度超过ａｈ（ａｈ为假设的车辆最大减速度），将根据具有此减速度ａｈ的假想速度，用当量直线搭桥计算参考速度，直到另１根轴速超过该假想速度为止。当量直线段的参考速度计算如下：ｖｆ＝ｖａｈ－ａｈ·ｔ（５）（３）如果黏着条件极差，４根轴的速度下降时间较长，造成当量直线拖得太长，参考速度偏离车辆速度愈来愈远，此时就要专门降低旋转速度最高的轮对上的制动缸压力，将参考速度重新调整至接近车辆速度。
2.2速度差判据
黏着蠕滑理论的试验研究表明，轮对速度与参考速度之间存在一定速度差，此速度差与参考速度的百分比即为滑移率。当滑移率在５％～１５％之间时，轮轨间可获得最佳黏着。防滑控制系统按照利用轮轨之间的这种滑移，控制滑移而不发生滑行的原则，设计了一整套速度差防滑控制参数和控制逻辑。设列车参考速度为ｖｆ，设计速度差参数为Δｖ１、Δｖ２、Δｖ３、Δｖ４，速度差判据控制原理如下：①当速度差＞Δｖ１时，快速充风；②当速度差＞Δｖ２时，防滑阀动作，实现制动时的保压；③如果黏着条件差，轮对可能继续减速，当速度差＞Δｖ３时，进行脉冲式排风；④如果黏着条件继续恶化，轮对可能继续减速，当速度差＞Δｖ４时，防滑阀快速排风，以实现制动缸迅速排风，但对持续排风的时间有一定限制，以保证列车制动距离；⑤通过制动缸排风，轮对逐渐恢复转动，当速度差达到Δｖ１时，先脉冲式充风，然后再快速充风，以快速恢复制动力。速度差判据控制使其滑移率在最佳黏着范围内进行防滑控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3减速度判据
减速度参数设计为β１，β２，β３，β４，β５，β６，减速度判据控制原理如下：①当轮对减速度达到第１个减速度阈值β１时，使制动缸停止充风而保压；②如果轮轨间黏着状态差，当轮对减速度达到第２个减速度阈值β２时，制动缸进行脉冲式排风；③如果遇到黏着条件极差的条件时，轮对减速度很大，当达到第３个减速度阈值β３时，快速排风；④由于制动缸排风，制动力减少，该轮对减速度逐渐减小。当达到第４个减速度阈值β４时，轮对开始恢复正常转动，制动缸保压；⑤轮对速度逐渐恢复，当轮对加速度达到第５个减速度阈值β５时，制动缸进行脉冲式充风，以恢复该轮对制动力；⑥如果轮轨间黏着变得很好，加速度很大，当达到第６个减速度阈值β６时，快速充风。此外，当遇到特定的轮轨黏着条件，４条轮对减速度大于β１，制动缸呈充风保压状态，但达不到β２的判据，又达不到速度差Δｖ３的判据，即４条轮对同时以相近的减速度微量滑动。这种状态持续太久，将使４条轮对发生滑行。为了避免发生这种情况，防滑系统对持续保压时间进行了限制。
380B或者380BL动车组防滑策略分析
本文以380B动车组的防滑方案为研究对象，在该动车组的防滑方案中主要由空气制动和空气电动结合两种防滑策略。在只有单一空气制动的时候，利用制动控制系统进行检测控制。在空气和电力结合制动的时候，在动力传输轴上既要进行空气动力制动，还要实行动力制动时由牵引系统和制动系统同时控制，两者之间需要精确额配合，尤其是在空电制动方式转换的时候，由于系统对那种制动方式的判断延迟，很可能在空电制动转换的空档期出现漏洞，牵引系统不能很好的控制轮轨之间的黏着力，导致车轮和车体受到不必要的损失。在防滑控制的技术实施分为三个阶段，第一阶段通过制动系统增加在牵引系统设置的防滑减量来降低该动车的电动制动力，第二阶段当动车由制动状态向提速状态转化时，通过制动系统控制制动阀。使得制动气缸内的气体处于半加半排的状态中，直至动车开始进入提速状态。
4制动系统防滑常见故障和预防对策
动车组由于高速的运行状态加快了车轮与钢轨之间的摩擦损耗，每年国家铁路总公司用于摩擦损耗的投入不可想象。在实际的防滑制动时更是加大了两者之间的摩擦损耗，科研人员在进行动车制动时加入水分，让列车在潮湿的制动环境中完成制动与提速，经过实验证明湿轨的空气防滑制动相对于正常空气防滑制动可以有效地减少轮轨之间的相互损耗，避免制动过程出现轴抱死的情况。目前这种技术还在模拟实验中，相信不久的将来等到该技术成熟稳定的时候就可以在全国的高速动车的防滑制动系统中得到应用。目前的减速度和速度差这两种制动效果，虽说已经得到了广泛的应用，但是在实际的制动控制系统中还需要进一步的优化改善。所谓的减速度和速度差就是指当在车轮上设置的速度传感器检测到该时刻的制动减速度大于或小于正常的制动控制的范围时，通过制动控制系统对空气制动或电力制动的调节保证减速度的数值控制在标准制动模式的范围内。
5结论
综上所述，我们了解了高速动车在制动过程中出现的一些问题，我国目前动车制动系统主要使用的技术手段。为了更好地提升动车的安全与质量，我们应对动车制动系统中出现各种问题加以归纳，分析问题的产生，在模拟实验动车组内加快新兴技术的应用，解决现阶段存在的问题，让新兴技术可以更安全地应用于高速动车的制动系统中，提高我国动车的制动安全与效率。
参考文献：
[1]周军,李万新,齐政亮,曹宏发,章阳.高速动车组制动系统防滑控制研究[J].铁道机车车辆,2017,37(03):4-8.
[2]赵春青.高速动车组制动系统可靠性建模与评估研究[D].北京建筑大学,2017.
[3]滕世平.高速动车组鳃式风阻制动装置设计与性能研究[D].华南理工大学,2017.
[4]赵杨坤,乔峰.高速动车组制动防滑控制问题研究[J].铁道机车车辆,2017,35(04):31-34.
论文作者:曹田野 田越 王晓磊
论文发表刊物:《科技新时代》2018年12期
论文发表时间:2019/2/18
标签：防滑论文; 速度论文; 车组论文; 判据论文; 制动系统论文; 阈值论文; 技术论文; 《科技新时代》2018年12期论文;