對于高速動車組制動系統技術分析探討

陳艷鑫 楊碩

摘要：通過分析CRH各車型動車組的制動系統原理及特點，對比CRH1、CRH2型、CRH3型、CRH5型動車組制動系統，提出各型動車組制動系統的相通及區別，以及一些新的制動系統發展。

關鍵詞：高速動車組；制動系統；發展

隨著我國高速動車組速度等級的不斷提高，越來越高的制動系統技術也相應的顯得尤為重要，研究部門及制造廠家都在制動系統技術上給出了新的制動原理和相應的結構改造。本文就是針對各動車組車型制動系統的制動系統進行研究和探討，并提出新的技術發展方向。

1.各車型動車組制動系統技術分析和研究

1.1.CRH1型動車組

CRH1型動車組采用電氣指令式制動系統，動車組各車的制動控制裝置采用微機通過列車控制網絡連接，制動力則由動車的電制動及各車的空氣制動構成。制動系統通過列車信息與控制網絡把每車的制動設備聯系在一起，形成一個整體。

CRH1動車組采用的是由電氣再生制動和直通式電空制動兩部分組成的復合制動系統。

根據制動功能的不同，又可分為常用制動、緊急制動、停放制動、保持制動、防冰制動。司機主控器的常用制動分為1-7級，7級過后的即為緊急制動，其它制動功能都不能通過司機主控制器施加。常用制動采用空電復合制動，緊急制動可由多種方式控制施加。主控手柄施加的緊急制動也采用空電復合制動。

1.2.CRH2型動車組

CRH2型動車組采用電氣制動和空氣制動并用的制動系統，稱為電氣指令微機控制的空電復合制動，制動力由各車的電氣指令電空制動和動車的再生制動組成。制動控制采用以1M1T的基本制動力控制單元，在單元內再生制動優先，實行延遲充氣控制。系統對再生制動和空氣制動進行協調控制，當制動控制器檢測到所產生的再生制動力不足時，靠空電復合控制以空氣制動進行補充。

1.3.CRH3型動車組

CRH3型動車組采用空氣制動控制和電子制動控制完全集成構成的制動控制系統，在一個牽引單元內的數據交換由各車輛數據總線MVB來完成，牽引單元的通信由列車總線MTB支持。各車的空氣制動部分采用電氣指令微機控制的直通式電空制動，并配以自動式空氣制動作為備用制動。直通式電空制動和自動式空氣制動在制動控制單元中的中繼閥之間結合。

1.4.CRH5型動車組

CRH5型動車組采用電氣指令微機控制的空電復合制動系統，系統采用再生制動優先的控制策略。空氣制動部分為電氣指令微機控制直通式電空制動。備用制動采用自動式空氣制動機。制動系統采用空電復合制動控制模式，電制動優先。電制動系統采用微處理器對所有制動設備進行控制、操縱和診斷等全面制動管理的制動系統，這些設備與制動程序和列車控制系統的通訊有關，保證整列車具有更高的安全性、可靠性和可用性，同時還可以提供可選的動力制動控制。空氣制動系統采用空氣盤型制動作為基礎制動裝置，制動控制部分包括電器指令微機控制直通式電空制動系統和自動式空氣制動系統。

2.各車型制動系統的差異

各個車型的制動核心技術的主題及其控制原理是相同的，但因各主機廠在產品上提出具體要求不同而變化較大。以CRH1、2、5型動車組為例，其制動產品都是基于克諾爾的制動技術，但由于以下主要原因，制動系統的構成、特點、性能又有一定差異。

2.1.編組及動拖比不同

如CRH1的5M3T編組與CRH5的5M3T編組雖在動拖比基本特征上市相同的，都是由2個2M1T單元和一個1M1T單元組成，但各自的M車是由較大區別的。CRH5的M車的四根車軸只有2根是動軸（2、3軸），而兩根端軸（1、4軸）是拖軸，由于采用再生制動優先、再生制動不足空氣制動補充的空點制動復合制動策略，因此在同一節M車上空氣制動作用是不同時的，動軸再生制動無效或是緊急制動時，動軸才有空氣制動，這是與CRH1、CRH3在制動控制上最大的不同。也因如此，CRH5的M車需要兩個中繼閥對動軸和拖軸分別控制。

CRH2型200公里動車組由于采用4M4T編組，且恰好形成4個1M1T排列，因此在制動控制上采用1M1T作為空電復合制動控制單元，進行再生制動和直通電控制動的協調分配及轉換控制。

2.2.采用不同類型的列車信息控制網絡

動車組各車的各種設備有網絡聯成一個大的信息控制系統，而列車信息控制網絡的類型不同，也給制動系統在制動指令形式、指令傳輸方式、空重車信號采集方式、電動空氣壓縮機的驅動控制、備用制動實現方式等方便帶來一定區別。

3.動車組新的制動技術發展方向

現階段動車組采用的制動方式踏面制動、盤型制動、電阻制動、再生制動均屬于黏著制動，制動力的產生的先決條件就是有接觸黏著系數，隨著旅客列車的提速，可利用的黏著資源越來越少，自然會考慮到采用越來越多的輔助緊急制動方式。現階段的磁軌制動，軌道渦輪制動作為輔助緊急制動已經表現些有成效。

3.1.翼板制動技術

翼板制動要產生顯著可靠地空氣阻力，可在各車車體上，布置一定數量的空氣阻力板，直接產生作用于車體的、與列車運動方向相反的外力。是一種不受輪軌間黏著限制的制動方式。翼板制動在中高速范圍能夠產生足夠大的制動力，可以成為其主要的制動方式。同時其也帶來以下問題：

3.1.1.由于處于高速擾流夏的翼板，會產生噪聲和振動，必須加強車體的減震降噪設計；

3.1.2.因強大的縱向力直接作用于車體頂部，而不得不加強車體。

3.2.儲能制動技術

在干線交通系統中，高速運行的列車要求啟動加速度和制動減速度大。從能量相互轉換的角度看，制動過程所消耗的能量相當可觀，雖然這些再生能量的20%-80%被其它相鄰列車吸收利用，剩余部分仍被車輛電阻以發熱的方式消耗掉。在不具備再生反饋的條件時，如果能夠把這些能量暫時儲存，可以在隨后的加速或啟動過程加以利用，這也是能量再生的一種形式，對減低允許能耗、節約運輸成本是非常有意義的。

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