CRH380AL型动车组制动系统常见故障分析.pdf
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1、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
2、(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
3、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
4、 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
5、 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
6、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,
7、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
8、 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
9、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
10、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
11、 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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、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
18、,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
19、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
20、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。
21、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
22、、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
23、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
24、 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
25、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
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