内燃电力双动力动车组制动系统设计分析

内燃电力双动力动车组制动系统设计分析

丁新森 ,毛庆贺,孙彬,邵国春

中车青岛四方机车车辆股份有限公司    山东青岛  266000

摘要：随着经济的快速发展，对内燃电力双动力动车组的使用需求日益增多，为了满足动车组更高运行需求，其制动系统要有更方便的操作性能与更高的安全性能。基于此，本文简单分析了双动力动车组制动系统常出现的故障类型，并围绕内燃电力双动力动车组的制动系统设计提出了几点设计策略，以供参考。

关键词：内燃电力双动力；动车组；制动系统

引言：动车组的安全运行一直是铁路交通领域高度重视的问题，在动车组运行过程中，动车组的制动系统运作安全是动车组安全运行的基本保障。内燃电力双动力动车组的制动系统不同于传统的列车，制动系统的安全设计与安全操作直接关系到动车行车安全，因此动车组要使用安全性能更高的制动系统，在制动系统发生故障时也要采取措施及时处理。

1.动车组行车中制动系统常出现的故障

1.1动车控制装置传输不良

在内燃电力双动力动车组当中，容易出现动车控制装置传输不良的问题。在运行当中检测到动力不足且主控屏幕当中显示自动控制传输系统出现不良信息，这种问题一般是由于光连接器插头接触不良或者是插头未完全插入造成的，同时也可能是由于终端装置当中接口板卡处出现故障。一般处理这种故障时需要通知随车机械师，由机械师将故障车运行当中的配电盘进行制动控制，断开NFB之后再投入操作，直到总控监视屏显示整体故障已经恢复。在故障恢复过程中，司机应当做好相应的故障记录并传输给列车调度员，直至故障处理结束。

1.2制动控制装置故障

由于一部分内燃电力双动力动车组列车制动力较低，所以无法进行滑行控制，这种故障问题可能是由于制动装置本身出现问题造成的。一般解决此类故障的方式是由随车机械师在前方停车站停车之后，将运行的配电盘制动控制装置断开之后再投入检测和维修。如果监视屏显示装置本身正常，则由司机登记并通知列车调度员，在问题处理完成之后，如果监视屏显示装置本身故障，则应当由机械师找到列车运行配电板处，并关闭紧急阀门供给阀门。同时对紧急短路NFB进行闭合，断开相应的控制装置，切除列车的整体制动系统，比如关门车，直到监视屏显示装置正常之后，由司机登记并通知调度员问题处理结束。

1.3制动控制装置发电机断线

在内燃双动力动车组当中，容易出现制动控制装置发电机断线的问题而无法进行滑行控制，司机在操控台处显示转向架灯点亮。这种故障一般是由于速度发电机出现故障或是制动控制器出现故障造成的，要处理此类故障一般需要首先检查是否出现断线或者速度连接处插头是否出现问题，并确认线路的安全性如果保证线路整体无误且监视屏显示正常，则由司机登记并通知调度员，直至问题处理结束。如果依旧存在问题，则由随车机械师切除列车的制动系统并将车辆运行当中的配电盘供给阀门进行关闭，闭合紧急短路的NFB直到机械师处理后监视屏显示正常，由司机登记通知调度员。司机操作台中显示转向架灯点亮，这一问题是由于CI以及BCU信息传输故障导致的，针对这一问题应当要求司机迅速停车，由机械师检查抱死的车轮踏面状态，并检测发电机连接情况，在机械师处理之后，接视频显示正常由司机通知调度员。

2.基于双动力动车组制动系统的设计策略

2.1动车组中常用制动设计

在内燃电力双动力动车组当中常用的制动设计为通过司机操纵控制器并利用空气制动与电制动相结合的控制方式进行制动。在控制过程中优先使用电制动，每当电能动力不足时，则通过空气制动补充减少在基础制动过程中出现大量磨损消耗。因此在动车组制动系统当中，电网供电时优先使用再生制动，并将制动能量反馈至电网，如果出现再生制动无效或是制动能量超出电网本身吸收能力的情况则会自动转变为电阻制动，通过电阻制动消耗能量。比如在动车的一车和二车各设置一套完整的牵引控制单元，并将制动指令同时发给TCU、TCMS以及EBCU。在TCU结构当中，通过列车网络系统MVB将电制动能力值有效位以及电制动实际值传送给EBCU，在EBCU处根据电制动实际值、冲动限制、制动级位和载荷信号等数据计算是否需要通过补充空气制动力的形式满足整体制动需求。根据EBCU当中的空气制动需求在EP转化阀处将制动的供风压力转化为相应比例控制的预控压力，并传输至中继阀，从而对制动缸进行控制并排风[1]。

2.2动车组中紧急制动系统设计

在内燃双动力动车组中其紧急制动系统大多采用得电缓解的方式，所谓得电缓解指的是由贯穿整个列车的紧急制动回路进行紧急控制，一旦断开此回路，各车的紧急电磁阀会立刻失电，同时在列车组当中的所有车辆实施空气紧急制动。通过制动风缸将供给的空气经过EP转换阀，并通过载荷调整阀对压力进行调整之后，到达中继阀并实施紧急制动。同时在BCU处发送紧急制动信号，并通过BCU对EP转换阀的输出压力进行控制作为紧急电磁阀的备份数据，在紧急制动系统当中不受冲动极限条件的限制，其触发条件有以下几种，第一，两侧的司机室触发紧急制动按钮。第二，列车组内的列车互相分离。第三，列车组内存在未激活的列车。由于紧急制动状态下列车的减速度较大，所以仅仅通过空气制动容易出现滑行，因此可以设计非粘着式的磁轨制动方式通过磁极靴与轨道磁力之间产生摩擦力，使列车减速。在触发紧急制动系统时，由磁轨制动器与空气制动同时工作缩短紧急制动的滑行距离。

2.3乘客紧急制动系统设计

内燃电力双动力动车组的制动系统设计当中应当对乘客紧急制动系统进行合理设计。在列车的每个车门处安装一套可以由乘客操作的紧急制动拉阀，制动拉阀主要包括快速开关、手把复位杆、复位弹簧和接地装置等部分。在手把处，其操作力应当为130N左右，而操作行程应当维持在15mm。在车门处的紧急制动拉阀系统当中具有自锁功能，在乘客操作手把之后自动锁住手把位置且无法自动和手动复位，需要通过专用的四角钥匙进行复位操作，且复位方向为顺时针。在乘客拉下紧急制动拉阀时，在司机室蜂鸣器会发出5秒的响声，并在TCMS显示屏上显示触发紧急手柄的区域，在车体两侧的黄色指示灯会保持闪烁状态。同时根据不同用户的需求，不同的列车也会采用不同的控制策略。第一，在车辆停止于站台时，不得实施自动制动。第二，当车辆离开站台但与站台距离在100m以内时，车辆应当立即施加最大常用制动。第三，在车辆离开站台100m以外时车辆不自动制动且可以继续行车。

2.4动车组磁轨制动器

在内燃电力双动力动车组制动系统当中设置相应的动车组磁轨制动器，在列车当中设置磁轨制动控制器以及磁轨制动控制气路板，并在列车的转向架处各设置一套动车组磁轨制动器。第一，在施加紧急制动过程中磁轨制动器会被立即触发磁轨制动，电磁阀得电，在总风经过减压阀活塞阀之后冲入至磁轨制动器气缸当中，使得磁铁下降至轨道上，与此同时磁铁通电并形成磁道制动力。第二，在缓解紧急制动状态中会导致磁轨制动电磁阀失电，磁轨制动气缸排气由气缸的压缩弹簧，将履带杆以及磁铁拉至其原始位置[2]。

2.5动车组超速制动

在列车组控制系统当中由超速控制单元向EBCU传输各列车设定的实际轮径值以及超速保护限速值，由EBCU通过速度传感器采集并计算测速齿轮参数、各车实际轮径值、脉冲频率，并向中央控制单元发送列车各轴的速度，当车辆速度达到限速值之后，由中央控制单元进行报警，并向TCU发送封锁信号[3]。

结论：综上所述，随着信息技术的高速发展，对内燃电力双动力动车组的制动系统提出了更高的要求与挑战。通过对双动力动车组制动系统的设计与改进能够有效减少制动系统发生故障的概率，从而提高铁路运输的安全性，也能促进我国铁路运输的健康发展与制动系统设计的创新能力。

参考文献：

[1]张国庆,李丰.一种内燃电力双动力动车组制动系统设计[J].铁道车辆,2022,60(3):52-57,80.

[2]邓之明.高速动车组制动系统设计探讨[J].铁道车辆,2006,44(11):15-20.

[3]张师旗.新型动车组制动系统故障分析[D].兰州交通大学,2021.