CRH380AL型动车组制动系统常见故障分析.pdf

目 录摘要、关键 词.1绪 论.2一、CRH38 0AL动车 组 总体介绍1.车 体.32.转 向架.33.车 辆 连 接装 置.44.制动装 置.45.车 辆 内部 设 备.46.牵 引传动系 统.47.辅 助供电 系 统.58.列车 控制网 络 系 统.69.CRH38 0AL动车 组 技术参数.7二、CRH38 0AL动车 组 制动系 统 的 组 成1.指令及其传输 装 置.82.制动控制装 置.10(1)制动控制单元.10(2)制动控制装 置 的 构成.10(3)制动控制装 置 的 作用.103.制动供风 系 统 装 置.10(1)空 气制动系 统.10(2)空 气制动控制部 分.10(3)电 空 转 换阀(EP阀).11(4)中继 阀.11(5)压力调 整阀.12(6)电 磁 阀.12(7)增压缸.13(8)制动缸.134基础 制动装 置.13(1)基础 制动装 置 的 组 成.13三、CRH38 0AL动车 组 制动控制系 统 的 分析1.制动控制系 统 的 工作原理.14(1)制动指令控制.142.各种 制动作用 的 控制.16(1)常用 制动控制.16(2)紧 急制动控制.17(3)非 常制动控制.19(4)备用 制动控制.19四、CRH38 0AL动车 组 制动系 统 的 常见 故障 分析1.制动控制装 置 传输 不良.202.制动控制装 置 故障.20n3.制动控制装 置 速 度发电 机断线.214.制动不足.225.抱死.236.制动不缓 解.24结 论.25参考 文献.26致 谢.27湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文CRH380AL动车组制动系统常见故障分析摘要本文对动车 总体组 成、动车 组 制动系 统 组 成、制动控制系 统 分析、常见 故 障 分析进 行 了系 统 的 介绍，主要 内容包括动车 组 车 体、动车 组 制动控制系 统 的 工作原理、动车 组 制动装 置 的 工作原理 等，还 介绍 了动车 组（以CRH38 0al动车 组 为例）制动系 统 常见 故障 及处理 过 程。本文结 合动车 组 的 实际 情况涵盖 了动 车 组 故障 处理 基本知 识，内容简 明扼要，通 俗易懂。不仅体现 了系 统 性和连 贯 性，而 且还 注重 了规 范 性和实用 性。关键词：CRH38 0AL动车 组、制动控制、故障、分析第1页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文绪论高 铁 动车 组 诞 生 近50年来，以其安全、快捷和舒 适 等 特 点在世界 上多个国 家得到了广泛的 应用 和快速 发展。近 年来，随 着 我国社 会、经 济的 快速 发展，我国掀起 了高 速 铁 路 建设 的 热潮，特 别是李克强总理 不断的 向世界 各国推销 我 国高 铁，在国际 市场上开展高 铁 外交，也大大促进 我国高 铁 建设 跨 越 性发展，也相 信在不久以后我国高 速 铁 路 将成为世界 高 速 铁 路 的 主体。然而 高 铁 的 发展，我们在追 求速 度的 同时，也一直 在研 究 探讨 制动技术。唯有成熟 的 制动技术才能 够给 高 速 铁 路 一份安全的 保障。从高 速 动车 组 诞 生 至 今五十年来，无数的 高 铁 事件案例分析表 明了高 铁 制动技术在高 速 铁 路 运 营 中 的 重 要 性。也是无数铁 路 人用 鲜 血 的 教育 来谱 写高 铁 技术。今天，我们再一次共同探讨 和学习高 铁 制动。也希望在范 刚老 师的 指导带 领 下，让 我们对高 铁 事业更加深入的 理 解。第2页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文、CRH380AL动车组总体介绍1.车 体高 速 列车 车 体分为带司机室头车 车 体和中间 车 体两种。它是容纳 乘客和司 机驾 驶 的 地方，同时，又是安装 与连 接其他设 备和部 件的 基础。所涉及的 关键 技术主要 包括：优良 的 空 气动力学外形设 计、车 体结 构轻 量 化设 计 和倾摆式车 体技术。随 着 列车 运 行 速 度的 提高，空 气的 动力作用 一方面 对列车 和列车 运 行 性能 产生 影响；同时，列车 高 速 运 行 引起 的 气动现 象 对周围环 境也产生 影响。对于 高 速 高 速 列车 来说，列车 头型设 计 非 常重 要，好的 头型设 计 可以有效地减小列 车 表 面 压力、列车 空 气阻 力，会车 压力波和隧 道 内列车 表 面 压力和列车 风 等 问 题。为了降 低列车 运 行 能 耗，节 约 材料，减小高 速 运 行 时轮 轨 间 的 相 互作用 力 引起 的 对线 路 和车 辆 结 构的 振动、噪声以及磨 耗 或损伤，在满足 高 速 列车 安全 性、稳 定性和舒 适 性等 各项 运 行 性能 的 前提下，应最大限 度地降 低列车 的 重 量。对车 体进 行 轻 量 化设 计，降 低轴 重，一方面，可以降 低对车 辆 和线 路 的 维 护量;另一方面，能 够降 低运 行 能 耗。目 前，国内外高 速 列车 的 车 体材料主要 为不锈 钢 和铝 合金，从轻 量 化设 计 来看，随 着 铝 合金 制造 工艺 的 成熟，铝 合金 相 对不 锈 钢 材料具有更大的 优势。为了提高 列车 通 过 曲线 的 速 度，国外发展了各种 形式的 摆式列车，即通 过 各种 措施，使列车 在通 过 曲线 时，车 体可以向曲线 内侧倾摆，使车 体相 对轨 道 平面 转 动一个角 度。因此，让 重 力横向分量 增加，以抵消列车 未被 平衡 的 离 心 加速 度，从而 使旅客感受到的 未被 平衡 的 离 心加速 度保持在容许 范 围之内。2.转 向架转 向架置 于车 体和轨 道 之间，用 来牵 引和引导车 辆 沿轨 道 行 驶、承受和传 递 来自 车 体及线 路 的 各种 载 荷，并缓 和其动作用 力。转 向架是保证 列车 运 行 品 质 和安全的 关键 部 件。转 向架一般 由 轮 对轴 箱 装 置、构架、弹簧 悬挂装 置、车 体支承装 置 和制动装 置 所组 成。高 速 列车 转 向架分动力转 向架和非 动力转 向架,对于动力转 向架包括牵 引电 动机及传动装 置。转 向架是高 速 列车 走 行 装 置，是高 速 列车 的 核心部 件，具有承载、导向、缓 冲减振、牵 引和制动等 功能。为了抑制蛇 形运 动，降 低线 路、气流、侧横风 等 外部 激绕，转 向架必须 具有良 好的 稳 定性（安全性）和运 行 平稳 性等 动力学性 第3页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文能，以及必须 满足 转 向架运 行 的 结 构强度和服役可靠 性要 求；另外，转 向架还 需 具有良 好的 曲线 通 过 能 力。3.车 辆 连 接装 置车 辆 编 组 成列车 运 行 必须 借助于连 接装 置，其机械连 接包括车 钩 及缓 冲装 置 和风 挡等，同时还 有车 辆 之间 的 电 气和空 气管 路 的 连 接、高 压电 器连 接、辅 助系 统 和列车 供电 连 接以及控制系 统 连 接等。车 辆 间 的 牵 引缓 冲装 置 是关系 到缓 和列车 冲击，提高 旅客舒 适 性和列车 安 全的 重 要 部 件，高 速 列车 对牵 引缓 冲装 置 提出了更高 的 要 求。目 前世界 各国高 速 列车（如日本、德国）普遍 采 用 密接式车 钩 连 接装 置，该 装 置 两车 钩 连 接面 的 纵 向间 隙 一般 都 小于2mm,上下、左右偏移 也很小，对提 高 列车 的 运 行 平稳 性和电 气线 路、风 管 的 自 动对接提供了保证。4.制动装 置制止列车 运 动，使其减速 或至 其停车，称 为制动。反之，对己实施制动的 列车，解 除 或减弱其制动作用，称 为缓 解。为使列车 能 实施制动和缓 解 而 安装 在列车 上的 一整套设 备，总称 为制动装 置。制动装 置 是保证 列车 安全运 行 所必需 的 装 置，高 速 列车 常采 用 动力制动与 摩擦制动的 复合制动模式，制动控制系 统 包括动力制动控制系 统（再生 制动）和 空 气制动控制系 统。此外还 有电 子防 滑器及基础 制动装 置 等。由 于列车 的 动能 与速 度的 平方成正比，而 且在一定的 制动距 离 条件下，列 车 的 制动功率 是速 度的 三次函数，因此，高 速 列车 对制动技术提出了更为严峻 的 挑战。此时，传统 的 空 气制动能 力已远 远 不能 满足 需 要，因此高 速 列车 上采 用 了各种 复合制动方式，目 前最常用 的 是:盘 形制动十电 气动力制动（再生 制动）的 复合制动方式，要 求按速 度来控制制动力的 大小以充分利用 黏 着，同时采 用 微机控制的 电 子防 滑装 置。5.车 辆 内部 设 备车 辆 内部 设 备是指服务于乘客的 车 内固定附 属装 置，如车 内装 饰 电 气、供 水、通 风、取暖、空 调、坐席、车 窗、车 门、行 李架、旅客信息服务系 统 等。6.牵 引传动系 统高 速 列车 牵 引传动系 统 的 功能 就是将电 能 转 换成机械能 牵 引列车 运 行，同 时在列车 制动时将机械能 转 变成电 能 回馈 电 网。牵 引传动系 统 主要 包括：受电 弓、主断路 器、主变压器、牵 引变流器、牵 第4页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文引电 机及电 传动系 统 的 保护等。早期的 电 力牵 引传动系 统 均采 用 交一直 传动，用 直 流电 动机驱 动。高 速 列 车 要 求减轻 车 辆 轴 重，尤其是簧 下质 量，而 直 流电 动机的 单位功率 质 量 大，无 法满足 高 速 铁 路 的 要 求。在交流传动系 统 中，交流牵 引电 动机较 传统 的 直 流牵 引电 动机具有额 定输 出功率 大、结 构简 单、体积 小、重 量 轻、易维 修、速 度控 制方便、效率 高 等 一系 列优点。除 此之外，高 速 受流技术也是该 系 统 必须 要 重 点考 虑 的。接触 网 一受电 弓受流系 统 的 受流过 程 是受电 弓在接触 网 下，以列车 的 速 度,在运 动中完成的，是一个动态过 程。这 一过 程 包括了多种 机械运 动形式及电 气 状 态的 变化。与常速 列车 的 电 力受流相 比较，高 速 列车 受流的 主要 特 点是接触 网 与受电 弓的 波动特 性。高 速 列车 的 形式速 度较 常速 列车 高 得多，因而 受电 弓 沿接触 导线 移 动的 速 度大大加快，这 就使接触 网 与受电 弓的 波动特 性发生 变化,从而 对受流产生 影响；高 速 列车 在高 速 运 行 时所受的 空 气阻 力远 较 常速 列车 大 得多，因此空 气动态力也是影响高 速 受流的 二个重 要 因素。另外受电 弓从接触 网 大功率 受电 的，高 速 列车 所需 的 牵 引功率 较 常速 列车 大得多，若 采 用 多弓受 电 必然会增加阻 力和加大噪声，并引起 接触 网 的 波动干扰，因而 受电 弓的 数量 不能 太多，这 就需 要 解 决受电 弓从接触 网 大功率 受电 问 题。总之，高 速 列车 的 受流是通 过 受电 弓与接触 网 的 接触 导线 紧 密接触 而 实现 的，因而 受流是否正常 直 接取决于接触 网-受电 弓系 统 的 接触 状 态。接触 网 一受电 弓系 统 工作可靠 是确 保高 速 动车 良 好取流的 根本条件。7.辅 助供电 系 统列车 辅 助供电 系 统 主要 由 辅 助变流器、辅 助整流器以及相 关的 组 件构成。辅 助变流器用 来提供三相AC400V的 电 源，辅 助整流器用 来提供直 流电 源，由 整流装 置 来实现。为了保证 列车 正常运 行，列车 上设 有三相 交流辅 助电 路 和辅 助机械装 置。主变压器、牵 引变流装 置、牵 引电 动机等 在运 行 时会发出大量 的 热量，需 要 通 风 机进 行 强迫 风 冷或通 过 设 置 冷却油泵来驱 动冷却油循环 冷却，这 些辅 助装 置 一般 都 需 要 用 三相 鼠 笼 异步电 动机来驱 动。为此，需 要 在列车 上设 置 三相 交流 电 源，这 是由 辅 助变流器完成的。列车 的 控制系 统 以及照明系 统 所需 要 的 直 流 电 源，由 辅 助整流器来提供；在升弓前或高 压设 备、主变压器出现 故障 时，相 关系 统 还 需 要 蓄 电 池供电。因此列车 辅 助供电 系 统 的 直 流部 分包括辅 助整流装 置 和蓄 电 池。另外，辅 助供电 系 统 还 具备应急供电 功能。应急用 电 包括：客室应急通 风、第5页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文应急照明、应急显示、维 修用 电、通 讯 及其控制等。高 速 列车 要 实现 安全舒 适 的 运 行 还 需 要 解 决列车 自 动控制及故障 诊 断技 术。列车 自 动控制系 统 对保证 高 速 列车 安全运 行 有十分重 要 的 作用，世界 各国 在发展高 速 铁 路 时都 十分重 视 列车 自 动控制系 统 的 研 究 和开发，研 制了多种 基 础 技术设 备，例如列车 超 速 防 护系 统、卫星定位系 统、车 载 智能 控制系 统、车 载 微机自 动监 测和诊 断系 统 等。目 前在世界 高 速 铁 路 上的 自 动控制方式主要 分 为两类，一类 是以设 备为主，人控为辅 的 控制方式，以日本新干线 采 用 的ATC(列 车 自 动控制)方式为代表。另一类 是人机共用、人控为主的 方式，以法国TGV 高 速 列车 为代表，主要 采 用TVM300型安全防 护系 统 及改进 的TVM430型安全 防 护系 统，还 有德国ICE高 速 列车 采 用 的FRS速 差式机车 信号和ZB型双轨 条 交叉电 缆 传输 式列车 控制设 备等。8.列车 控制网 络 系 统列车 控制系 统 己从单台机车 的 集 中控制向整列车 的 分布式网 络 控制方向发 展，网 络 控制己成为高 速 列车 和高 速 高 速 列车 的 必备技术之二。列车 网 络 控制 系 统 集 测、控、管 为一体，是列车 运 行 控制的 中枢神 经 和指挥中心，是保证 列 车 正常运 行 的 关键 技术之一。列车 网 络 控制系 统 的 主要 任务有：(1)通 过 贯 穿 列车 的 总线 来传送 信息，简 化连 线，减轻 列车 的 重 量，降 低安 装 和布线 的 费 用。实现 整列车 同步、协调、可靠 的 牵 引与制动控制功能。(3)实现 整列车 的 状 态监 测、故障 诊 断、故障 决策、安全防 护等 功能，实时 将信息显示 在信息显示 屏上，使司机及时了解 列车 的 运 行 状 态。(4)提供更多的 信息流，实现 全列车 所有智能 设 备的 联 网 通 信和资 源共享。(5)实现 全列车 的 自 动门 控制和空 调 控制等 功能。(6)提供列车 车 载 试 验 功能。(7)集 中管 理 列车 及车 载 设 备运 行 的 相 关数据，提高 列车 的 保养能 力和降 低 维 护强度。列车 网 络 控制系 统 涉及网 络、控制和计 算 机等 技术领 域。在实时性、安全 性、可靠 性和运 行 环 境等 方面 有特 殊要 求，原则上无法照搬某种 成熟 的 网 络 体 系。列车 通 信网 络 的 选 择必须 综 合考 虑 如下多种 因素：(1)列车 运 行 环 境及其可靠 性要 求。第6页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文（2）具有列车 初运 行 功能，满足 非 固定编 组 列车 和列车 重 联 的 需 求。（3）低层具有防 止电 介质 的 接触 处氧化等 功能。（4）传输 介质。（5）传输 速 率 及传输 距 离。（6）最大节 点数。（7）发送 的 基本周期。（8）介质 访 问 方式，实时性要 求高、具有确 定的 传送 时间。（9）传输 信号编 码 和校验 方式。（10）拓扑结 构。9.CRH380AL动车 组 技术参数车 型CRH380AL动力配 置14M2T车 厢类 型一等 座车、二等 座车、餐 车、商务车、一等 座/观 光车客室布置一等 座：2+2、二等 座：2+3持续 运 营 速 度（km/h）350最高 运 营 速 度（km/h）380试 验 速 度（km/h）N400最高 试 验 速 度（km/h）48 6.1适 应轨 距（毫米）1435适 应站 台高 度（毫米）1200车 体材质南车 青 岛四方机车SFE11M1/SFE11M3/SFE11M5/SFE11T1 铝 合金 空 心型材气密性车 内压力从4kPa降 到IkPa时间 大于180秒传动方式交一直 一交头车 长 度（毫米）26,500中间 车 长 度（毫米）25,000车 辆 宽度（毫米）3380车 辆 高 度（毫米）3700转 向架南车 青 岛四方机车SWMB-400/SWTB-400H型无摇枕、转 臂 式轴 箱 定位、空 气弹簧 转 向架转 向架一系 悬挂转 臂 式定位+液压减振器转 向架二系 悬挂空 气弹簧+橡胶 堆轴 重（吨）W15固定轴 距（毫米）2500第7页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文牵 引变流器 牵 引电 动机 受流电 压 制动方式紧 急制动距 离（米）车 钩 及缓 冲装 置辅 助供电 制式南车 时代cm IPM水冷VVF南车 株洲电 机YQ-300电 机功率38 5kWAC25kV,50Hz再生 制动+直 通 式电 空 制动W6500（制动初速 350km/h）W8 500（制动初速 38 0km/h）南车 戚墅堰机车 新一代中间 车 钩QYSD32010000分体式缓 冲装 置三相 AC100V.AC220V.AC400V,50Hz；DC100V二、CRH380AL动车组制动系统组成CRH38 0AL型动车 组 的 动能 与速 度的 平方成正比，而 在一定的 制动距 离 条 件下，列车 的 制动功率 是速 度的 三次函数，因此，传统 的 空 气制动能 力远 远 不 能 满足 需 要。动车 组 常采 用 再生 制动与空 气制动的 复合制动模式，包含多个子 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。从列车 的 角 度，动车 组 采 用 电 气指令计 算 机控制的 空 电 复合制动，即空 气 制动与电 气制动复合形成列车 的 制动力。电 气制动，简 称 电 制动，在动车 组 上 大都 以再生 制动方式存在。由 于再生 制动功能 是通 过 牵 引传动系 统 由 牵 引变流 器控制牵 引电 机来实现 的，且其基本构成在各个车 型上是一致 的，但其性能、控制、实际 有效与否又与很多因素 有关，故从传统 的 列车 制动的 概念及其当今 制动技术的 发展来看，空 气制动方式一直 是铁 路 机车 车 辆、包括动车 组 在内的 最根本的 制动方式。因此，从制动系 统 自 身 的 角 度看，空 气制动部 分，以其指 令方式、指令传输 载 体、空 气制动力控制方式以及基础 制动装 置 的 不同而 具有 较 大差异，形成不同风 格的 制动系 统。向通 过“引进 一消化一吸收一再创新”并具有自 主知 识 产权的 国产动车 组 所采 用 的 制动系 统 是一种 电 气指令计 算 机控 制的 直 通 式电 空 制动系 统。空 气制动部 分由 于采 用 电 气指令及计 算 机控制，被 称 为电 空 制动（即电 控空 气制动），其组 成可以分成四大部 分：制动指令及其传输 装 置、制动控制装 置、基础 制动装 置、制动供风 系 统。其中，制动指令的 传输 是借用 列车 网 络 实现 的,因此制动指令传输 装 置 不是制动系 统 独 有的，而 是与牵 引等 各设 备的 信息与控 制指令的 传输 共享的。第8页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文1.指令及其传输 装 置制动控制系 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 和电 子制动控制装 置 三大 组 成部 分。以CRH38 0AL动车 组 为例，数字式电 气指令电 空 复合制动系 统 的 结 构如图2.1所示。制动控制器图2.1数字式电 气指令电 空 复合制动系 统 的 结 构制动信号发生 装 置 有自 动（ATC装 置）和手动（司机制动控制器）两种。在 CRH38 0AL动车 组 中，制动控制器设 在司机座椅的 左前方，与我国机车 驾 驶 室 内的 情形类 似。制动控制器手柄转 动时带动安装 在下部 的 凸轮，控制各指令线 电 气触 点的 通 和断，向各车 发送 相 应的 指令。1、功能：制动信号传输 装 置 即负 责 制动信号传输 的 列车 线，它不但负 责 将 制动信号发生 装 置 发出的 制动指令传送 给 列车 中所有车 辆，还 负 责 将各车 的 信 息传送 给 司机室。2、传输 介质：列车 线 有带屏蔽 层的 金 属电 缆 和光缆 两大类。为提高 信号传 输 的 质 量 和速 度，减轻 信号传输 系 统 的 重 量，动车 组 中的 列车 线 往往采 用 光缆。3、信号的 类 型：制动控制系 统 中传输 的 信号有模拟信号和数字信号两种。模拟信号是以电 压、电 流、频 率、脉 宽等 模拟量 的 大小表 示 不同的 制动要 求；数字信号则是以若 干指令线 不同的 通、断组 合来表 示。模拟信号系 统 的 优点是 第9页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文便于实现 无级 精 确 控制，而 数字信号系 统 的 优点在于反应迅 速、可靠 性高。虽 然数字信号系 统 只能 进 行 有级 操纵，但实践 证 明：当常用 制动设 置7级 时，己 能 保证 运 用 中足 够的 精 确 度，且由 于数字信号系 统 的 显著 优点，信号传输 系 统 中多采 用 数字信号。2.制动控制装 置(1)制动控制单元制动控制单元BCU是动车 组 中每节 车 辆 的 制动控制装 置，通 常指其中的 核 心控制部 分，即制动控制计 算 机，所以也有资 料或技术文件把制动控制计 算 机 或制动控制器称 为BCU-(2)制动控制装 置 的 构成制动控制装 置 是由 制动控制器、空 气制动上所需 的 各种 阀 门 以及制动风 缸 组 成，并将它们作为整体组 件吊装 在车 辆 地板下面。(3)制动控制装 置 的 作用制动控制装 置 进 行 下述 制动动作的 控制：常用 制动、快速 制动、紧 急制动、耐 雪 制动。常用 及快速 制动控制在制动控制装 置 内装 有制动控制器，接受光纤 及硬 导线 所发来的 常用 制动或快速 制动指令，结 合运 行 速 度、空 气弹簧 压力、再生 制动力等 各项 因素，算 出必要 的 空 气制动力，然后输 出控制电 流。从制动 控制器输 出的 电 流在电 空 转 换阀 中变换为空 气压力，然后供给 到中继 阀，在中 继 阀 放大后，将压力空 气输 出到制动缸。紧 急制动控制处于常带电 的 紧 急制动 指令线 火电 时，紧 急电 磁 阀 立 即发出动作把紧 急制动控制风 压送 到中继 阀，在 中继 阀 放大后，使压力空 气送 到制动缸。3.制动供风 系 统 装 置(1)空 气制动系 统虽 然电 制动具有诸 多优势，但空 气制动目 前对于高 速 动车 组 来说 仍然不可 缺 少。这 是因为：直 流电 机的 制动力随 着 列车 速 度的 降 低而 减少；而 交流电 机 虽 然可通 过 改变转 差率 来控制制动力的 大小，理 论 上可使制动力不受列车 速 度 的 限 制，但从高 速 到停止均能 有效作用 的、可靠 的 电 制动装 置 尚处于研 究 阶 段。(2)空 气制动控制部 分空 气制动控制部 分的 作用 是根据制动控制单元BCU的 指令，产生 空 气制动 原动力并对其进 行 操纵 和控制。该 部 分包含各种 控制阀(如电 空 转 换阀、中继 阀 第10页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文和电 磁 阀）和制动缸 等 部 件。CRH38 0AL动车 组 中的 控制阀、塞门 等 采 用 单元化 方式，集 中安装 在金 属面 板的 前面，总称 为空 气制动控制装 置，以减轻 质 量，减少维 护、检修工作量。另外，为了检查的 方便，在空 气制动控制装 置 上还 设 置 了测试 口。（3）电 空 转 换阀（EP阀）电 空 转 换阀 简 称 电 空 阀，它安装 在空 气制动控制装 置 内，工作原理 见 图2.2o 电 空 转 换阀 由 电 磁 线 圈、供气阀 和供排气阀 杆等 零 件构成。当制动控制单元BCU 输 出的 空 气制动指令（电 空 转 换阀 电 流）通 过 电 磁 线 圈时，会产生 与电 流成比例 的 吸力，控制供气阀 的 开闭。通 过 电 空 转 换阀 的 控制，可将输 入的 空 气压强（SR 压强）变成与电 空 转 换阀 电 流成比例的 输 出空 气压强（AC压强）o为防 止在缓 解 时AC压强随 电 空 转 换阀 温度的 变化而 变化，需 要 加偏流进 行 缓 解 补 偿。另外，为补 偿AC压强上升和下降 时所产生 的 压强差，即使是对于相 同的 制动级 别，也要 供给 不同的 电 空 转 换阀 电 流以保证 输 出正确 的AC压强。电 空 阀 的 输 人量（线 圈电 流）和输 出量（空 气压强）的 数值都 是连 续 变化的，属于模拟型控制部 件。还 有的 电 空 转 换阀 由 后面 介绍 的 电 磁 阀 组 成，属于开关 型控制部 件。两种 类 型的 电 空 转 换阀 在CRH38 0AL动车 组 中都 有使用。图2.2电 空 转 换阀 的 工作原理（4）中继 阀中继 阀 也安装 在空 气制动控制装 置 内，它由 供排气阀 杆、供气阀、复位弹 簧 等 构成，其工作原理 见 图2.3。中继 阀 将电 空 转 换阀 输 出的AC压强或紧 急用 压力调 整阀 输 出的 紧 急制动压强作为输 人压强，向增压缸 输 出与此控制压强相 应的 空 气压强（增压缸 为CRH38 0AL动车 组 特 有的 结 构）。常用 制动或非 常制动时，来自 电 空 转 换阀 的 压缩 空 气进 人AC室；紧 急制 动时，从紧 急用 压力调 整阀 送 来的 紧 急制动压缩 空 气进 人UB室。这 些压缩 空 气输 人后，使排气阀 杆上移，顶 开供气阀；然后，SR压缩 空 气通 过 打开的 供气 阀 口输 人至 增压缸。第11页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文另外，增压缸 压缩 空 气还 流人FB室产生 反馈 作用。当增压缸 空 气压强上升 到与AC压强或紧 急制动压强相 同时，供气阀 下移 关闭 阀 口、SR压缩 空 气停止 向增压缸 的 流动（保压状 态）；不论AC压强或紧 急制动压强多大，这 时的 增压 缸 空 气压强均与之相 同。反之，制动缓 解 时，AC压强或紧 急制动压强降 低，导 致 排气阀 杆下移 离 开供气阀，增压缸 压缩 空 气从排气阀 杆内部 的 通 路 排向大气,呈缓 解 状 态。（5）压力调 整阀压力调 整阀（简 称 调 压阀）输 入来自 风 源的 压缩 空 气，输 出用 于用 气设 备的 压缩 空 气。例如；在CRH38 0AL动车 组 中，B11型调 压阀 输 入制动风 缸 的 压缩 空 气，输 出紧 急制动用 的 压缩 空 气；B10调 压阀 输 人控制风 缸 的 压缩 空 气，输 出踏 面 清扫装 置 用 的 压缩 空 气。与EP阀 利用 电 磁 力和空 气压力的 差使橡胶 膜 板 动作类 似，压力调 整阀 是利用 弹簧 力和空 气压力的 差使橡胶 膜 板动作，进 行 空 气压强的 调 整。弹簧 力的 大小可通 过 安装 在调 压阀 下部 的 调 节 螺 钉 调 节，从而 实现 输 出不同的 空 气压强。（6）电 磁 阀电 磁 阀 由 排气阀 部 和电 磁 阀 部 组 成。它通 过 电 磁 阀 部 线 圈的 励磁 和消磁（得 电 和失电）使可动铁 芯 动作，开闭 供排气阀。因此，CRH38 0AL动车 组 中的 电 磁 阀 为开关型控制件。电 磁 阀 有ON型和OFF型两种，其结 构示 意图分别见 图2.4、图2.5。ON型电 磁 阀 在电 磁 阀 励磁 时，输 人口和输 出口之间 连 通，同时排气口 关闭，电 磁 阀 处于供气状 态；消磁 时输 人口关闭，同时输 出口与排气口相 通，电 磁 阀 处于排气状 态。OFF 型电 磁 阀 的 励磁/消磁 状 态和供/排气状 态的 对应关系 与ON型电 磁 阀 正好相 反。在CRH38 0AL动车 组 上，踏 面 清扫装 置 用 的 是ON型电 磁 阀，它励磁 后向 踏 面 清扫装 置 输 送 压缩 空 气，使增黏 研 磨 块产生 作用；而 紧 急制动用 的 电 磁 阀 是OFF型电 磁 阀，它励磁 时关闭 输 人口，消磁 时打开输 人口使中继 阀 得到紧 急第12页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文制动压强。图2.4 ON型电 磁 阀 的 结 构示 意图图2.5 OFF型电 磁 阀 的 结 构示 意图(7)增压缸增压缸 是CRH38 0AL动车 组 特 有的 部 件，它由 气缸、油缸 和活塞等 构成。增压缸 的 活塞具有一大一小两个活塞面，分别位于活塞缸 的 两端；大活塞面 上 作用 的 是气压，小活塞面 上作用 的 是油压。增压缸 可将来自 中继 阀 的 空 气压强 转 换为一定倍率 的 油压输 出到夹钳 装 置 中。由 于油的 压强比气压高 得多，因而 油压面 的 尺寸要 比气压面 小得多，从而 使得与其相 连 的 夹钳 机构的 尺寸也大大 减小，以实现 制动装 置 的 小型轻 量 化。(8)制动缸制动缸 是产生 制动原动力的 部 件。CRH38 0AL动车 组 制动缸 为液压制动缸,以油压作为制动原动力来驱 动夹钳 机构动作。动车 组 的 制动缸 也采 取了 一定的 措施来实现 小型轻 量 化，如采 用 铝 合金 结 构等。4.基础 制动装 置(1)基础 制动装 置 组 成为减少空 间 的 占用，CRH38 0AL动车 组 的 基础 制动装 置 的 传动部 分采 用 紧 凑式的 夹钳 结 构。CRH38 0AL动车 组 制动夹钳 采 用 一体式。一体式制动夹钳 见 图2.6。它由 支架和“H”形的 本体组 成，由 于整个本体 为一个零 件，故称“一体式”夹钳。“H”形本体的 一端 以销 轴 与支架连 接，本 体可沿销 轴 的 轴 向滑动；另一端 安装 液压制动缸(内藏 于夹钳)和闸 片 一本体上 还 有闸 片 间 隙 调 整器、以适 应闸 片 的 不同磨 耗 程 度。这 种 一体式夹钳 结 构只在 本体的 一侧设 有液压制动缸、夹钳 本身 可以移 动，称 为浮动式夹钳；还 有一种 一体式夹钳，在本体两侧均设 有制动缸，称 为对置 式夹钳，第13页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文图2.6 一体式制动夹钳仅从对制动力控制的 角 度来分，制动系 统 由 制动控制系 统 和制动执行 系 统 组 成，其中制动执行 系 统 又称 为基础 制动装 置。制动控制系 统 包括制动指令信 号发生、传输 装 置 和制动控制装 置。图2.7以1辆 车 的 制动控制装 置 为例描述 从制动指令产生 到基础 制动装 置 的 组 成框图。图2.7制动系 统 组 成框图2个头车 司机室内各安装1台空 气制动指令转 换装 置,它可将连 挂机车 的 列 车 管 空 气压力信号转 换成电 信号，用 于动车 组 被 救援或附 挂回送 时实施制动的 控制。三、CRH380AL动车组制动控制系统分析1.制动控制系 统 的 工作原理（1）制动指令控制进 行 制动控制时，由 司机制动控制器或ATC装 置 发出指令，制动指令被 各 车 的BCU接收，进 行 制动力的 计 算 和电、空 制动力的 分配。司机制动控制器设 在头车 的 司机室内，其制动指令控制电 路 见 图3.1（日系 第14页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文动车 组）o当制动控制器的 手柄转 动时，安装 在同一回转 轴 上的 凸轮 组 跟 着 转 动,使各触 点闭 合或断开，构成制动指令回路。在图3.1中，从上到下依次是紧 急制 动指令153号线、备用 制动指令411和461号线、非 常制动指令152号线、电 制动指令10号线、牵 引指令9号线、常用 制动指令线6167号线 等 指令线，以及与其平行 的 凸轮 组。电 流从图的 左侧经 继 电 器触 点或凸轮 控制触 点到右侧，将指令通 过 各列车 线 从头至 尾传到每辆 车。图中的 指令411和461号线 为备用 制动指令线，它以AC100V作为电 源，通 过 改变变压器的 抽头将BIB4、B5B7、非 常三个级 别的 模拟交流电 压传给 各车。除 了备用 制动指令线，其他指令线 都 是由 制动控制器手柄的 位置 来决定 是否向其供给DC10OV电 源，以此来向各车 传达 制动指令。这 些数据指令的 内 容如下。紧 急制动指令153号线 在制动控制器手柄从运 转 位到非 常制动位时得电，到取出位时失电，非 常制动指令152号线 在制动控制器手柄从运 转 位到B7（7级 常用 制动）位 时得电；电 制动指令线10号线 从Bl（l级 常用 制动）位到非 常位得电；牵 引指令 9号线 只在运 转 位得电；当施行 某级 别的 常用 制动时，该 级 别及其以下各级 别的 常用 制动指令线 均得电。在ATC装 置 发送 常用 制动指令时，图3.1最下方的 指令线 的MCR、JTR、NBR条件成立，10号线、M号线、66号线 和67号线 得电，相 当于7级 常用 制 动作用。此时，66号线 得电 是为了使其具有常用 最大制动的 冗余性。当ATC发 送 非 常制动指令时，152号线 触 点前的 非 常制动继 电 器EBR的 触 点断开152号 第15页 共27页湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业论 文线 失电，产生 非 常制动作用。2.各种 制动作用 的 控制（1）常用 制动控制动车 组 的 常用 制动控制特 性曲线 是以黏 着 特 性曲线 为基础 来确 定的，见 图 3.2。将以黏 着 系 数一速 度表 示 的 黏 着 特 性曲线（湿轨 情况）转 化为图示 的 以减速 度一速 度表 示 的 特 性曲线（后一曲线 上各点的 纵 坐标值为前一曲线 上相 应点的 纵 坐标值乘以重 力加速 度g）,最高 级 别的 常用 制动的 特 性曲线 以“减速 度一速 度”曲线 和动车 组 制动系 统 的 性能 为基准进 行 设 计，使制动特 性曲线 上各点的 纵 坐标值（减速 度值）不得超 过 并尽量 接近“减速 度一速 度”曲线 上同一速 度下 相 应点的 纵 坐标值，以充分利用 轮 轨 间 的 黏 着。其他各级 常用 制动的 特 性曲线 上同一速 度下相 应点的 纵 坐标值依次递 减，非 常制动特 性曲线 的 设 计 与最高 级 别常用 制动特 性曲线 的 类 似，只是要 依照干轨 情况下的 黏 着 特 性曲线，并留 有 一定的 裕 量（见 图3.2）,日本新干线300系 动车 组）。在动车 组 发展的 初期，为 便于控制，经 常将制动特 性曲线 设 计 成阶 梯形（如新干线0系 动车 组）。参看 图3.2和图3.3,各级 常用 制动时，制动控制器或ATC装 置 使电 制动 指令线10得电，使制动级 位指令线6167形成不同的 得失电 组 合，发出的 制 动级 位指令通 过 这 些列车 指令线 传送 至 所有车 辆 的 制动控制单元BCUo各车 的 BCU接收到制动指令后，根据制动级 别确 定采 用 图3.3中的 哪条特 性曲线 进 行 控 制。然后根据列车 的 速 度确 定曲线 上的 唯一点（即得到设 定减速 度