动车组制动系统电空转化装置的探讨论文_陈漾

动车组制动系统电空转化装置的探讨论文_陈漾

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266000

摘要:随着我国铁路运输的快速发展,动车组的制动系统也随着而来出现了更新,其中电空转化装置是其中的一项重要环节。高速动车组电空制动系统试验台是试验室的重要组成部分。试验台围绕高速动车组制动系统的发展方向和关键技术,可以进行高速动车组微机控制直通电空制动系统的匹配特性试验、系统联调试验和测试验证。还可以进行高速动车组制动系统关键气动部件和电气部件的性能试验、可靠性试验及测试验证。

关键词:动车组;制动;试验台

近年来,国内高速动车组得到了快速发展,制动技术吸收了国内外高速列车制动技术的先进经验,并进行了自主创新,技术水平得到了长足的进步,完成了时速250公里速度级、时速350公里速度级以及更高速度试验列车制动系统的匹配和应用,为高速动车组提供了安全、可靠、舒适和节能环保的制动系统。

1制动方式

动车组制动系统按照预设的减速度控制动车组减速或停车,按照制动方式一般分为粘着制动和非粘着制动。粘着制动即为依靠轮轨间的相互摩擦作用产生列车所需的制动力,如通过制动缸产生的空气制动和由牵引电机产生的电制动;非粘着制动即为通过利用外阻力作用在列车上,使列车产生制动力而停车,如风阻制动、磁轨制动和涡流制动等。粘着制动为国内外高速动车组主要的制动力来源,非粘着制动一般作为辅助制动方式,在高速工况下提供所需的制动力。本文以高速动车组常用的粘着制动为基础,对制动系统技术进行讨论。

2电制动系统

2.1再生制动

牵引工况,动车组通过受电弓接收接触网的电力,经牵引变流器整流逆变后,提供给牵引电机,而在列车需要制动时,牵引变流器控制牵引电机切断电源,转变为发电机使用。制动时牵引电机将列车动能变为三相交流电,由牵引变流器将此三相交流电转换为单相交流电,再由主变压器升压后回馈到电网,将列车运行的动能转变为电能。

2.2电阻制动

在动车组主回路中设置制动电阻,制动过程中当再生电量不能反馈回电网时,由牵引电机和制动电阻构成电阻制动回路,由制动电阻将牵引电机发出的电能变为热能消散掉。

3空气制动系统

空气制动系统主要由制动控制装置、风源装置和基础制动装置等组成。制动控制装置是制动系统的中枢,负责接收制动指令,进行制动控制,担负着制动力的计算和分配任务。风源装置为制动系统提供制动的源动力,高速动车组上通常由主空压机和辅助空压机构成。基础制动装置为制动系统的执行机构,将制动压力作用在车轮上,产生轮轨摩擦力,从而进行列车制动。

3.1制动控制装置

3.1.1常用制动

为满足司机正常控车需要设置常用制动。常用制动指令由司机通过司机室内制动控制器发出,制动时,采用电空复合制动,优先使用电制动,电制动不足时,由空气制动力进行补充。在常用制动情况下,基于预先设定的制动减速度控制列车的减速或者停车。通常常用制动冲动限制在0.75m/s3内。另外,由列车上安装的自动列车保护系统(ATP)可以根据安全需要发出最小、中等和最大常用制动指令,控制动车组减速或停车。

3.1.2紧急制动

紧急制动是紧急情况下为使列车尽快停住而施行的制动。紧急制动一般采用两种形式:电空复合紧急制动和纯空气紧急制动两种方式。在司机设有紧急制动开关,操纵台制动控制器上设有紧急制动位,可由司机进行紧急制动;自动列车保护系统(ATP)可根据安全需要触发紧急制动停车。

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为了安全保护需要,动车组设置贯通全列的常得电紧急制动指令线,根据紧急制动触发设置条件,可以触发电空复合紧急制动或纯空气紧急制动,在以下情况发生时将触发紧急制动:总风缸压力不足;列车分离时;紧急制动环路中断或失电;制动系统控制电源失电;检测到制动力不足;紧急电磁阀失电;列车超速,自动列车保护系统(ATP)起作用。紧急制动距离是对高速动车组制动能力考核的一个重要指标,动车组在干轨、平直轨道的制动距离要求如下:制动初速200km/h时,紧急制动距离≤2,000m;制动初速300km/h时,紧急制动距离≤3,800m;制动初速350km/h时,紧急制动距离≤6,500m。

3.1.3停放制动

停放制动为动车组在无风、无电时为防止列车溜车而设置的一种制动功能。停放制动的实现有两种方式:采用储能式停放制动单元缸或采用铁靴。储能式停放制动单元缸集成在基础制动装置上,在停放制动缓解时,压缩空气充入停放制动缸,弹簧被压缩。停放制动施加时,停放缸内的压缩空气被排出,弹簧力施加到制动卡钳上产生制动力。动车组长时间放置,总风压力降低到停放制动缸压力以下时,停放制动自动施加。

3.2风源装置

3.2.1空气压缩机装置

在进行风源装置配置时,需核算动车组耗风量,根据耗风量的大小选择合适排量的空气压缩机。高速动车组用空气压缩机一般采用活塞式空气压缩机和螺杆式空气压缩机两种。活塞式空气压缩机依靠其内部活塞往复运动产生压缩空气,一般经过二级压缩即可得到所需压强的压缩空气。活塞式空气压缩机能够适应较宽的气压范围,技术成熟,成本低,在工业领域具有广泛应用,其缺点为噪声大,易振动、运行平稳性差。螺杆式空气压缩机机头内部有一对互相啮合的凹凸螺杆,其中凸齿形的称为阳螺杆,凹齿形的称为阴螺杆。螺杆式空气压缩机通过阴、阳螺杆的转动对螺杆缝隙中的气体进行压缩,从而产生压缩空气。螺杆式空气压缩机具有体积小、振动小、噪音低、效率高、排气压力稳定等优点,在高速动车组上得到较多的应用。

3.2.2干燥装置

在每台空气压缩机输出管路上设有干燥装置,去除压缩空气中的水分,防止管路、风缸及用气设备等的腐蚀。干燥装置一般采用双塔式干燥装置和膜式干燥装置。

3.2.3风缸

动车组每辆车上设有总风缸、制动风缸、控制风缸,各风缸容积根据耗风量计算确定。为防止总风压力过高,在空气压缩机装置和在装有空气压缩机装置的车辆总风缸上装有安全阀。在各风缸底部留有排水孔,并装有排水塞门,防止管路和风缸内部因水汽凝结造成腐蚀。

3.3基础制动装置

基础制动装置一般分为踏面制动和盘型制动。踏面制动为将闸瓦作用在车轮踏面上,产生制动所需摩擦力;盘型制动为在车轴或车轮上设置制动盘,由制动夹钳产生压紧力作用在制动闸片上,由制动闸片和制动盘之间的摩擦力产生制动作用。时速120km/h以下的普通客车和地铁车辆较多采用踏面制动,高速动车组采用盘型制动。动车组的基础制动装置由制动夹钳和制动盘组成,其中制动盘分为轴装制动盘和轮装制动盘。在进行制动系统设计时,需根据动车组编组形式、最高运用速度、车重以及安装空间等参数信息进行基础制动热容量计算和匹配,从而进行制动盘数量的确定和选取。

4结束语

随着高速列车技术的发展,制动系统的总体发展趋势是以微机控制直通电空制动控制系统为基础,以安全、可靠、舒适和环保节能为目标,通过不断改革和创新,最终向高度自动化、智能化方向发展。同时,大功率制动盘、优化的制动控制模式、高可靠性的制动系统、高性能的防滑技术、非粘着制动模式的应用等都将是高速动车组制动系统的研究关键与探索方向。

参考文献:

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[3]王东星,秦佳颖,李化明,等.城际动车组制动系统模块化设计[J].城市轨道交通研究,2016,19(6):133-136.

论文作者:陈漾

论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期

论文发表时间:2018/5/16

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