某型城际动车组制动力分级控制方式

【摘要】介绍了某型城际动车组制动系统的功能，并详细分析了制动力的三个分级控制方式，各分级方式的功能、触发方式以及制动力分配原则。该动车组制动系统满足城际车快速乘降、大载客量、快起快停以及准确停车的要求。

【关键词】城际动车组；常用制动；紧急制动EB；紧急制动UB

随着区域经济的发展，城际铁路在促进区域经济发展和构建城市轨道交通网中具有重要的作用，因此，各地对发展城际铁路的积极性很高。本文分析的城际动车组车体采用铝合金材料，设计最高运行速度为160 km/h，列车为四辆编组，两辆动车两辆拖车的配置方式，暂不考虑重联，但预留重联装置的安装位置及接口。制动系统作为列车运行的安全保障，必须严格遵循故障导向安全的原则。

1.制动系统功能

该动车组制动系统采用车控方式，即每车一个BCU，全列各车BCU之间，以及BCU与网络控制系统之间通过MVB网络进行通讯，制动力在一个牵引单元范围内进行复合，两辆动车和两辆拖车。列车的制动系统网络结构图如图1所示。

列车不设主BCU功能，每个BCU都是平等的。每个BCU都具有以下功能：

（1）根据制动减速度曲线、车重和空气制动以及电制动的可用值进行空电复合计算，计算出本车所需要施加的空气制动力和电制动力（仅动车有电制动）；

（2）控制空气制动的施加；

（3）对停放制动、车轮防滑控制、空簧等功能进行监视；

（4）制动试验；

（5）对本车的车辆状态进行诊断；

（6）主供风单元的控制与诊断。

2.常用制动

常用制动根据预先设定的制动减速度曲线控制动车组的减速或停车。为了减小制动盘和闸片的磨损，该型动车组常用制动采用空电复合制动，优先使用再生制动，在整车范围内进行制动力的分配与控制。每个BCU根据制动指令和其它车的复合信息计算和施加本车空气制动力和电制动力。

网络正常情况下，每车的BCU能够同时采集到常用制动指令请求，判断并读取网络上的制动指令，通过MVB网络实现BCU间的通信。BCU根据网络上的制动指令和BCU间的通讯，以及通过硬线和网络与TCU之间的通讯，最终实现可用的再生制动和电空制动复合。

常用制动的触发方式：

（1）司机通过操作牵引制动手柄，网络或者硬线指令方式，施加常用制动；

（2）通过列车保护系统或LKJ2000，硬线指令方式来触发；

（3）网络控制系统发送的网络指令，向BCU请求常用制动；

（4）回送＼救援时，通过回送装置，采用硬线指令方式发出的常用制动指令。

常用制动时制动力的分配原则：

（1）优先使用电制动，使所有动车的电制动力达到最大，BCU根据电制力可用值分配电制力。如果在单节动车电制动力部分或全部失效时，首先用足其它动车的电制动力，不足部分再依次由拖车和动车的空气制动力来补充。

（2）如果动车制动力不足时，空气制动优先平均分配到拖车的每个制动盘，但受粘着的限制。

（3）如果拖车已经达到粘着限制，剩余的空气制动力将被平均分配到所有车的制动盘上，直到某个车达到的热功率极限值，尽量使各制动盘的热功率接近。

（4）各车制动力受粘着系数的限值。

3.紧急制动EB

紧急制动EB是在设备正常情况下实施的紧急制动，由电子制动控制单元进行空-电复合制动控制，充分利用电制动，按恒减速度模式控制方式实施制动控制。紧急制动EB采用单车空电复合制动方式，在动车优先使用电制动力，不足的部分由空气制动补充。列车设紧急制动EB安全环路控制，当安全环路断开时，动车组将产生相应的紧急制动EB命令。电制动力的大小，需考虑充分利用粘着限制，尽量降低擦轮的风险，紧急制动EB施加和缓解过程中不考虑冲动限制。

网络正常的情况下，BCU检测到网络传输的紧急制动EB指令但紧急制动EB环路未断开时，将状态反馈给网络控制系统，延时一段时间后，如果网络的紧急制动EB指令仍然存在，BCU将施加紧急制动EB，同时向TCU请求电制动。若在此制动过程中，网络紧急制动EB指令撤销且紧急制动EB环路闭合，BCU将缓解此制动。

紧急制动EB的触发方式：

（1）司机控制器在紧急制动EB位；

（2）列车非静止条件下停放制动意外施加；

（3）司机警惕装置触发紧急制动请求；

（4）乘客紧急制动手柄被拉下。

紧急制动EB时制动力分配原则：

紧急制动EB由BCU控制，采用单车空电复合制动方式，在动车优先使用电制动力，如果电制力故障，则施加空气制动力；拖车使用空气制动实现本车目标减速度。

4.紧急制动UB

紧急制动UB由紧急制动UB环路控制，当紧急制动UB环路断开时，动车组将触发紧急制动UB。紧急制动UB请求可不经列车网络独立传送到所有的相关控制设备。列车紧急制动UB环路低电平触发紧急制动，保证故障导向安全的实施紧急制动UB。实施紧急制动UB时，车轮防滑保护系统起作用。紧急制动UB为纯空气制动，不施加电制动。

一旦紧急制动UB被触发，紧急制动电磁阀将失电产生紧急制动，其将保持直到列车完全停止，在此期间不能被缓解。紧急制动UB通过独立的安全制动回路实施。紧急制动UB回路直接作用于列车上的紧急制动电磁阀。

紧急制动UB的触发方式：

（1）转向架监控报警；

（2）紧急制动蘑菇头被按下；

（3）列车保护系统发出的紧急制动；

（4）紧急制动EB减速度不足；

（5）EB旁路后所有的EB触发源；

（6）总风管压力过低。

紧急制动UB时制动力分配原则：

紧急制动UB时是通过紧急制动电磁阀失电产生预控压力，不受BCU的控制，不考虑冲击极限的限制，首先保证制动距离。

BCU将监测紧急制动UB环路状态以及接收来自网络控制系统的对紧急制动EB环路监测信息，用于故障诊断。

5.结论

该城际动车组制动力分为：常用制动、紧急制动EB以及紧急制动UB三种控制方式，每种方式的制动力施加途径是不一样的，但最终都能够按照列车故障导向安全的原则，保证列车的安全运行，该城际动车组制动控制系统能够很好地满足列车快速乘降、大载客量、快起快停的要求。

参考文献

[1]丁国君.动车组制动控制系统故障诊断方法研究[D].北京：北京交通大学，2013.

[2]李柚均.浅谈城际动车组的紧急及安全制动措施[J].科技风，2012，（5）.

[3]徐帅，王红，梁健全等.新型160km/h城际动车组制动性能的计算分析[J].机械研究与应用，2014（2）.