CRH5动车组制动系统.docx

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CRH5动车组制动系统

第五章动车组制动系统

CRH5型动车组制动系统包括一套微处理器控制的电空直通制动系统和用于救援和回送的备用空气制动系统。

备用空气制动系统可由采用自动式空气制动系统的机车操纵控制。

动车组常用制动为电制动和空气制动的复合制动，紧急制动仅为空气制动。

动车组采用空电联合制动模式，电制动优先，当电制动力不足的情况下，优先在拖轴上补充空气制动。

列车管的额定压力为6bar。

第一节制动系统组成

一、制动系统组成

图5-1CRH5动车组制动装置的总体配置

CRH5动车组的制动系统由电制动系统、空气制动系统、防滑装置和制动控制系统组成。

在CRH5动车组中，共有10根动轴和22根非动力轴。

动力轴上有电制动装置与盘形制动装置，每根轴上有2个轴制动盘；非动力轴上只有盘形制动装置，每根轴上有3个轴制动盘。

制动系统的配置如图5-1所示（P为具备停放制动功能的车轴）。

CRH5动车组的制动系统具有与车载列车运行速度控制系统的接口，采用电、空联合制动的模式，电制动优先。

（一）电制动系统

CRH5动车组使用的电制动为再生制动。

电制动系统的组成与牵引系统一致，由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。

电制动在常用制动和列车定速运行时使用。

（二）空气制动系统

CRH5动车组使用的空气制动系统包括直通式空气制动系统和备用的自动式空气制动系统。

1.直通式空气制动系统

CRH5动车组使用的直通式空气制动系统采用电控，该系统可按制动模式曲线（根据牵引／制动控制手柄的位置或信号系统设定）控制列车减速或停车。

每个车上微机控制的电子制动控制单元负责执行本车的制动控制功能，包括接收和解读制动指令以及其它用于列车制动控制的重要信息。

如直通式空气制动系统出现故障，通过手动转换，可启动备用的自动式空气制动系统。

2.自动式空气制动系统

CRH5动车组的自动式空气制动系统为备用制动系统，其制动指令由制动管传递。

自动空气制动系统可由动车组司机室内的备用制动控制阀操纵，也可由中国既有线的机车控制，以满足动车组在救援和回送时的要求。

（三）防滑装置

防滑装置由电控装置、车轴速度传感器及防滑阀组成。

气动防滑装置采用高性能设备，以确保达到最高的轮轨黏着力。

系统由冗余配置的微处理器控制。

CRH5动车组每个动力轴的车轮上均装有撒砂器。

撒砂器由司机手动操纵，每个砂箱有两个空气入口；第一个用于维持持续的气流，使砂子保持干燥，第二个用于撒砂。

（四）制动控制系统

CRH5动车组的制动系统在正常情况下由微处理器控制，救援／回送时的制动作用由备用制动系统中制动管的压力进行控制。

二、制动系统的工作原理

制动时，控制系统将三相异步电动机转换为发电机工作，将列车运动的动能转变为电能反馈回电网。

使用电制动时，空气制动仅供拖车轴使用，而对于动力轴来说，空气制动仅可用于无法使用电制动的速度范围内。

如某动力轴的电制动失效，可在该轴使用空气制动。

电制动可单独使用或与空气制动一起使用。

与空气制动一起用时，将优先使用电制动，以减轻拖车的空气制动负荷，从而减少其机械制动零部件的磨耗。

CRH5动车组的再生制动在29kV以下的网压下使用，并可在10～250km／h的速度范围内工作。

图5-2再生制动系统

常用制动时，CRH5动车组再生制动力与列车速度的关系如图5-2所示。

第二节电气制动控制系统

一、组成及功能

CRH5动车组直通电气制动系统基于电子制动控制的微处理器执行本车制动控制功能。

微处理器用于接收和分析制动命令信号以及其它列车信号以控制电空制动系统,微处理器控制逻辑包括故障诊断和故障显示以便于维护和运行。

摩擦制动系统运行的压缩空气从总风缸平均管给出压力，由压力开关监控。

该压力开关与牵引联锁电路相连，在总风缸平均管的压力不够时可防止车辆移动。

压缩空气经过一个止回阀至容量为125升的制动设备风缸。

这些制动设备都位于风缸的框架中。

在总风压力不足时，止回阀确保控制摩擦制动工作的制动控制系统风缸内有足够的空气压力。

截断塞门电气信号由BCU读取，也可由列车管理系统（TMS）来读取。

电空转换阀制动设备的摩擦制动命令电信号转换成相应的预控制压力。

到电空转换阀的信号为制动/缓解信号，摩擦制动信号是在考虑冲动限制和相应的总制动命令的要求下与动力制动完全混合。

电空转换阀配有充风电磁阀和放风电磁阀。

压力传感器的信号显示控制单元中的实际压力值。

如果来自压力传感器的信号与指令压力不匹配，电子控制单元将控制充风阀或者放风阀使压力达到正确值。

控制压力空气流向紧急电磁阀。

在一般常用制动时，该电磁阀得电允许控制压力空气通过空重阀从电空转换阀到达中继阀（直通制动电路）。

这两个中继阀允许在动力轴和拖轴上有不同的压力。

空重阀用于在制动缸压力控制电路出现故障时，保护转向架设备。

常用制动时，负载的修正由从电子制动控制单元到电空转换阀的制动命令信号来执行。

紧急制动时，电子紧急制动控制回路打开，列车管的压力通过警惕装置排掉，随即制动缸压力也将通过列车管控制的分配阀施加紧急制动。

当电子紧急制动控制回路打开之后或同时，紧急电磁阀失电（故障导向安全原则），从风缸来的压缩空气流经双向阀和中继阀，施加与载荷相应的紧急制动。

在紧急制动和联锁阀故障情况下，旁通活塞阀保证动力轴制动缸用风。

根据载重情况，空重阀限制着中继阀的设定压力。

在紧急制动同时，如果可用，电子制动控制单元将同时控制电空转换阀来产生紧急制动压力。

在ED制动（来自车辆制造者的信号）不可用的情况下（如：

通过打开相关联锁阀，空气制动将动作，并选择适当的制动缸压力补充相关车辆上的电制动力。

车辆可通过位于制动缸管路上带有电节点的截断塞门，来隔离制动控制单元并缓解有空气制动作用的制动缸。

截断塞门将向列车管理系统（TMS）提供信号。

压力开关向列车管理系统TMS缓解和制动提供信息。

制动设备安装在箱体中。

驾驶室安装有一个双针压力表来指示总风压力值和列车管压力值。

驾驶室中另一个双针压力表显示动车和拖车的制动缸压力。

所有的仪表都带有照明装置（供电电压直流24伏）。

为了便于观察，制动压力指示器安装于车辆的两侧，指示器显示绿色信号时表示缓解，显示红色信号时表示制动。

对于显示停放制动提供了单独的指示器。

二、电气原理

图5-3制动控制电气原理图

常用制动是电控直通制动，在手柄处于常用制动位时启动。

制动手柄提供数个常用制动位和一个紧急制动位，该制动手柄连接了一个电气开关。

制动手柄位置的值自动处理，由内部控制单元传输到主要BCU和尾车冗余BCU中。

所有的BCE和WSP单元通过制动总线连接起来。

制动总线是冗余的，用于车辆之间的连接。

对于双向驱动其主要功能是冗余的，只有主BCE和尾车的BCE才能连接到TCMS系统的MVB中。

常用制动时不用制动管，但制动手柄FB11（在头车中启动）要始终保持缓解位置，有关内容可参考图5-3。

如图5-3所示：

安装在每个车辆上制动控制电子微处理器执行本车制动控制功能，接收和读取制动命令信号（来自司机台上的制动手柄）以及其它关于制动控制的列车重信息。

在直通制动故障的情况下，系统必须实施紧急制动；此时，通过手动转换可启动备用空气制动系统。

司机台上配备的电手柄可用于牵引（向前推动手柄）和制动（向后推动手柄）。

制动分为两个扇区：

第一扇向动力轴发出电制动命令，电制动力与手柄的位置成比例，在第一扇区的末端达到最大值；第二扇区为非动力轴发出命令增大制动力，达到非动力轴上的最大常用制动力。

主制动控制单元（MBCU）接收从司机台上的手柄和信号设备（LKJ和ATP设备）发出制动要求，它通过一个专门制动线把制动力要求传递给列车的其它BCU。

BCU之间的通信线路遍布整个编组，包括两个列车组（16辆车）联挂的情况下。

MBCU把制动力命令传输到列车控制和监控系统（TCMS），TCMS将从MBCU和牵引/制动手柄的位置来获取两种制动命令要求，并根据电制动力控制列车组的TCU（牵引控制单元）。

每个动车配备一个牵引控制单元（TCU），它与TCMSMVB总线接口连接。

电制动命令通过列车控制网络（MVB和WTB）由TCMS发送到TCU。

每个TCU执行要求的电制动力，并且当给动轴施加电制动时，给动轴的互锁电磁阀通电。

一旦该互锁阀被TCU激活，由该TCU控制的两个动轴上的空气制动被切除。

如果一个或更多TCU不能执行电制动时，TCU通过列车控制网络（MVB和WTB）来通知TCMS，并缓解动轴互锁电磁阀。

TCMS通过列车控制网络发送电制动不可用的信息，因此BCU或MBCU可以执行相应的动作（称为降级模式，包括如下两种情况：

直通制动控制手柄在第一扇区，但是车辆上没有电制动，互锁电磁阀打开，并且在该车的所有4个轴上BCU启动，施加空气制动力，尽可能产生与以前电制动相同的制动力；直通制动手柄在第二扇区，但是没有电制动，互锁电磁阀打开，并且立即给动轴施加空气制动力，尽可能产生与以前电制动相同的制动力）。

此外，每个BCU通过直接读取位于制动管路中的动轴互锁阀的状态信息来了解本车电制动故障。

电空制动命令由MBCU通过制动线路发送给列车组的所有BCU。

每个BCU控制本车的空气制动系统，TCMS不涉及此功能。

只有电空制动已经在动轴上达到其最大值之后才能在拖车轴上施加空气制动力。

在电空制动不足的情况下，空气制动还要在第一扇区施加（降级模式）。

每个轴上配备有随制动缸压力而颜色变化的指示器，在车辆两侧进行制动缸状态的简易外观检查。

第三节空气制动控制系统

CRH5动车组空气制动系统由压缩空气供给系统、直通式电空制动系统、备用的自动式空气制动系统和基础制动装置四大部分组成。

一、压缩空气供给系统

CRH5动车组的主压缩空气供给系统配备2套压缩空气供给装置，分别装在Tp和Tpb车上。

动车组还配备2台辅助空气压缩机为受电弓的升弓供风，辅助空气压缩机也装在Tp和Tpb车上。

两根风管（制动管与总风管）贯通全列车。

供风系统的压缩空气由一个电动机-压缩机装置产生。

此电动机-压缩机装置包括一个螺杆式螺旋式压缩机，压缩机由400V50Hz的电机驱动。

本压缩机通过弹性联轴节由电机直接驱动，并且与电机刚性安装在一起。

根据空气消耗计算，只需在TP、TPB车上安装两台空气压缩机即可满足8辆编组的动车组的供风需要。

为满足压缩空气湿度要求，供风装置配有一套由集成程序定时器控制的空气干燥装置，对空气进行干燥。

空气干燥装置由两个装有吸附式干燥剂的缸、两个控制电磁阀、两个止回阀、一个集控旁通阀、一个再生缩孔、三通阀和一个排气消声器组成。

在空气干燥器之后安装一个精密过滤器，使干燥后空气中含油量减至最小。

冷凝水由安装在风缸底部的排放阀直接排至轨道上。

二、直通空气制动系统

CRH5动车组的直通式空气制动系统是由电子制动控制单元来控制的。

电子制动控制单元接收并解读来自牵引／制动控制手柄或信号系统的制动指令，然后发出电信号控制空气制功控制单元。

如图5-4所示，压缩空气从总风管经止回阀流至制动风缸，当总风压力不足时，止回阀可确保制动风缸内有足够的空气压力。

制动风缸为空气制动控制单元的风源，空气制动控制单元负责空气制动的控制。

图5-4直通空气制动系统的控制原理

在空气制动控制单元内，电空转换阀将来自电子制动控制单元的电信号转换成相应的控制空气压力。

常用制动时，紧急电磁阀得电关闭，从电空转换阀来的压缩空气经空重阀进入中继阀1和2，从两个中继阀输出的压缩空气分别充入动力轴和非动力轴的制动缸。

空重阀可根据载重情况限制中继阀的设定压力，在制动缸压力控制电路出现故障时保护转向架设备。

中继阀1和2可允许动力轴和非动力轴上的制动缸有不同的空气压力。

在中继阀1前还有一个联锁电磁阀，它可根据电气指令打开或关闭，以控制动力轴上的空气制动是否启用。

常用制动时，制动力随载重的调整是由从电子制动控制单元发送至电空转换阀的制动指令控制。

紧急制动时，紧急制动控制回路断开，紧急电磁阀失电打开，从