高速動車組制動系統防滑控制研究

成曉宇 李少杰 段陽春

摘要：作為高速動車組的核心技術之一，防滑控制系統通過對防滑控制參數的統計分析，來保證列車防滑控制的效果。防滑控制系統能夠在列車高速運行過程中，利用輪軌之間的黏著，保證列車的制動距離盡可能縮短，從而保證行車安全。本文通過對我國高速動車組制動系統技術的發展現狀分析，總結防滑制動系統的工作原理，并提出提升控制系統效果的建議。

關鍵詞：高速動車組;制動系統;防滑控制

前言：隨著社會經濟的不斷發展，高速動車組已經逐漸成為我國旅客出行的主要運輸工具之一了，高速動車組內部系統和部件性能的安全可靠性也成為人們關注的問題。其中，高速動車組的防滑保護是制動系統的核心技術之一，是一種為了避免車輪打滑而采取的控制技術，該技術能夠在列車高速行駛的過程中，實現良好的滑行控制。目前，我國現有的高速動車組和防滑控制技術主要是引入國外，各方面參數的調整還要受外方限制。因此，基于目前我國國內高速動車組制動系統防滑控制相關技術的發展狀況，我們非常有必要利用相關理論知識，對我國高速動車組制動防滑控制技術展開研究。

1、我國高速動車組制動系統技術現狀

我國高速動車組制動技術在借鑒國外先進技術的基礎上，不斷“消化吸收和再創新”，目前技術水平已經達到了國際先進水平。以CRH系列高速動車組為例，該系列動車組的制動技術主要來自于德國和日本的公司，采用微機控制直通點制動控制技術和大功率盤形基礎制動技術。此類的動車組制動系統主要包括三個主要組成部分：制動控制系統、基礎制動裝置和風源系統，這三大主要系統和一些輔助設備相互配合，從而實現緊急制動、快速制動、停放制動和常用制動等功能。在制動控制方面，CRH系列列車常采用再生制動和空氣制動的復合制動方式，即動力制動和空氣制動的聯合。在實際操作過程中，往往先使用動力制動，當動力制動不能滿足制動需求的時候，就“補償”空氣制動，在這一過程中制動力能夠根據理論黏著力要求和列車的載荷變化自動調整，具有一定的限制功能。

在防滑控制方面，主要是針對充分利用黏著和如何進行黏著條件下實現防滑而采取相應的技術措施。應用德國公司制動系統的動車組，分別有空氣制動系統和牽引系統來完成空氣制動和電制動。而采用日本公司制動系統的動車組，只有空氣制動系統能夠進行防滑控制，牽引系統是不進行防滑控制的。根據實際運行中的制動防滑控制效果，我國的高速動車組也在不斷進行技術完善，制動控制和防滑控制的軟件也在不斷升級，現有的動車組制動系統大部分產品也實現了國有化生產。目前，我國高速動車組的自主研發成果已經投入運營，這也標志著我國動車組制動技術的自主研發取得了重大的突破。

2、高速動車組制動系統防滑控制的原理分析

2.1? 高速列車制動系統原理

隨著現代科學技術的發展，傳統的制動方式已經不能滿足現在的制動需求了，通過氣控制單元來制動充氣或者排氣，從而產生制動和緩解作用的單一制動方式需要進行創新，這樣才不會被淘汰。以國外高速動車組的制動系統為例，他們大多是以空氣制動為主，以動力制動、磁軌制動等電力制動為輔，形成一種空氣和電力相互聯合的制動系統，而不是只依靠單一的空氣制動系統。在高速動車制動系統中，有一個重要的組成部分，就是能夠實現空氣制動和電力制動聯合的EP單元，該單元能夠根據動車組實際所需的動力大小和電制動力大小，由空氣制動及時補足不足的部分，這樣就實現了列車的安全運行和平穩停車。EP單元也是隨著科技的不斷發展，自身結構也在不斷變化。

2.2? 動車組制動防滑控制的原理分析

高速動車組的制動防滑控制，主要是依靠電制動和空氣制動。電制動防滑裝置是將速度傳感器安裝到牽引電機上，這樣就能夠對轉動速度進行檢測，并在即將發生滑行時及時動作，將在作用在車輪上的制動力迅速下降，直至到黏著力之下，從而防止車輪滑行。而空氣制動防滑控制主要是通過安裝在每一個軸端的速度傳感器實現對輪動轉動速度的檢測，這個過程需要對各輪對的轉動線速度與參考速度進行比較得到相應的速度差。接著講各軸的速度差等分別與相應的判斷數據進行比較，當達到有關的判據標準時，主機就會立即控制防滑設備動作，以實現一系列的制動動作，從而達到防止輪對滑行、調節制動力的目的，具體的空氣制動防滑控制原理可以看圖1。

3、高速動車組制動防滑控制研究

3.1? 高速條件下防滑問題分析

近些年來，我國高鐵線路上發生了多起動車組輪對擦傷故障，這些故障多發生在雨雪天氣、凌晨時段，造成了比較嚴重的后果。和雨雪天氣的公路上運行的汽車在制動時發生滑行一樣，高速動車組在制動時若制動力過大，也會出現制動閘片“抱死”而使輪對在鋼軌上滑行的情況，這也就造成了輪對擦傷故障。因此，為了減少這種擦傷故障的發生，高速動車組的制動系統應當具備一定的防滑特點，如制動系統要操作靈活，作用可靠，制動減速要快;同時要具備動力制動能力，這樣在制動過程中才能充分發揮制動防滑能力，降低運行成本;還有保證制動能力的充足，保證動車組在規定的制動距離內安全平穩停車;再有要保證動車組內的各車輛制動力盡可能一致，制動系統應當根據乘客數量的變化調整能力，以減少制動時的縱向沖動;最后，高速動車組要具有速度和黏著控制模式和防滑保護控制，這樣才能保證列車的安全運行和平穩停車。

3.2? 高速動車組制動防滑控制系統的發展建議

為了保證列車的平穩運行和乘客的安全，高速列車組應當不斷提升自身制動技術，盡量減少滑行的出現。高速動車組可以通過微機制動控制裝置接受制動指令，并根據制動和來自空氣彈簧的載荷信號來計算制動力的大小。在電制動正常工作的條件下，向牽引控制系統發出電制動指令，在接受相關反饋信號后進行所需空氣制動力的計算，最后，通過EP閥的一系列工作產生制動作用。滑行檢測器是通過防滑電磁閥的工作，檢測系統內的數據。可以通過制定檢測標準來測試防滑效果，但要注意防滑標準制定的臨界值，不要過高也不要過低。標準值過高會使滑行控制的穩定性能變差，從而延長制動距離，可能會危及運行安全;標準值過低，防滑的靈敏度就會降低，導致車輪擦傷的出現，因此，要慎重地制定防滑標準。最后，若列車真的出現了嚴重的滑行，要根據實際情況，考慮適當地保留電制動力，這樣能夠起到一定的軌面清潔作用，還可以降低頭車輪對擦傷;當高速動車組中單車存在空轉或者滑行時，可以通過修改軟件來調整，在軟件的顯示屏上提示駕駛員動車組出現的故障，方便駕駛員盡可能地提前采用小級別制動進行調速，避免大級別的制動;最后，可以適當增加動車的自動撒沙功能，即當列車檢測到滑行時，就可以自動激活本車的撒沙裝置進行撒沙，從而保證列車的安全運行和平穩停車。

結語：綜上所述，雖然我國高速動車組的運營速度位于世界前列，但我國動車組的自主研發技術水平與發達國家還有一定的差距，一些技術的發展情況還不能滿足高速列車的需求。其中，列車的制動系統防滑控制是影響列車安全的重要因素之一，筆者通過對高速動車組防滑控制系統工作原理和發展現狀的研究，總結了該系統的有效性，并為后續發展提出了幾點建議。我國高速列車制動防滑控制技術還不太成熟，有很大的發展空間。因此，需要不斷積累發展經驗、提升技術水平。

參考文獻：

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