CR200J型動力集中動車組停放制動控制系統(tǒng)

舒暢 冷波 黎丹 周先亮

[摘 ? ?要]文章介紹CR200J型動力集中動車組停放制動控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，基于既有機(jī)車、車輛電氣系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，闡述系統(tǒng)組成、氣路原理、電氣原理、控制方法、故障應(yīng)急處置方法，以及設(shè)計(jì)優(yōu)化建議。

[關(guān)鍵詞]動力集中動車組;停放制動;控制

[中圖分類號]U266 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）03–00–03

Control System of Parking Brake of CR200J Power Centralized EMU/DMU

Shu ?Chang，Leng ?Bo，Li ?Dan，Zhou Xian-liang

[Abstract]This paper presents the characteristics of control system of parking brake on CR200J Power Centralized EMU： integrated design based on existing electrical system of locomotives and vehicles. Expounds in detail its composition， principle of pneumatic and electrical， control methods， troubleshooting， as well as design optimization recommendation.

[Keywords]power centralized EMU/DMU; parking brake; control

1 概述

隨著綜合國力的提升與軌道交通技術(shù)的發(fā)展，為改善人們的出行質(zhì)量，CR200J型動力集中動車組（以下簡稱“動車組”）作為既有普速客運(yùn)的迭代產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。

停放制動是動車組“無電、無風(fēng)”時(shí)可靠制動的主要手段。動車組停放制動控制系統(tǒng)采用“一體化”設(shè)計(jì)，取消了車輛的手制動裝置[1-2]、全列停放制動采用盤式停放制動器與電空控制方式，可實(shí)現(xiàn)停放制動的全列同步控制管理，提升了動車組停放制動的自動化、安全性與可用性。本文以“動力車+拖車+控制車”編組為示例，對系統(tǒng)組成及功能、故障應(yīng)急處置、設(shè)計(jì)優(yōu)化建議進(jìn)行介紹。

2 系統(tǒng)組成

如圖1所示，動車組停放制動控制系統(tǒng)由4部分組成。停放制動控制電路負(fù)責(zé)輸出停放制動施加/緩解控制指令;停放制動管路系統(tǒng)響應(yīng)停放制動施加/緩解控制指令，輸出停放管壓力;停放制動安全環(huán)路（以下簡稱“停放環(huán)”）響應(yīng)停放管壓力變化，反映動車組停放制動施加、緩解總體狀態(tài);停放制動管理系統(tǒng)監(jiān)測與顯示動車組停放制動各狀態(tài)，并觸發(fā)相應(yīng)邏輯動作，如圖1所示。

2.1 停放環(huán)

停放環(huán)為貫穿全列動車組的硬線電路，任意車停放制動施加都將觸發(fā)停放環(huán)動作;所有車停放制動緩解后，停放環(huán)恢復(fù)。

如圖2所示，各車停放環(huán)電路相互并聯(lián)。通過壓力開關(guān)KP、繼電器KM41與旁路開關(guān)S，各車獨(dú)立控制停放環(huán)。繼電器KM31與KM32用于反饋停放環(huán)動作狀態(tài)給列車控制和管理系統(tǒng)（以下簡稱TCMS）。各車設(shè)置停放環(huán)旁路開關(guān)S，用于屏蔽本車對停放環(huán)的影響。

2.2 停放制動控制電路

停放制動控制電路為貫穿全列動車組的硬線電路，同步控制各車停放電磁閥。如圖3所示，停放制動施加/緩解指令由動力車或控制車發(fā)出，直接控制動力車的停放電磁閥1YV，經(jīng)繼電器KM11～KM14或KM21～KM24中轉(zhuǎn)后控制拖車/控制車的停放電磁閥2YV/3YV。

動力車與控制車的停放制動施加/緩解指令源一致。停放制動施加指令源有：按下了停放施加手動按鈕;零速工況且電鑰匙占用信號丟失，由TCMS輸出;控制電源斷電，由延時(shí)繼電器輸出[3]。停放制動緩解指令源為停放緩解手動按鈕。TCMS還監(jiān)測指令的輸出，作為停放環(huán)是否異常動作的判據(jù)。

2.3 停放制動管路系統(tǒng)

停放制動管路系統(tǒng)響應(yīng)停放制動施加/緩解控制指令，控制停放管壓力，驅(qū)動停放制動器動作，反饋停放制動狀態(tài);必要時(shí)，還可通過停放塞門隔離停放管。主要部件組成如圖4所示，采用既有成熟技術(shù)，本文不再贅述。

3 停放制動管理系統(tǒng)

TCMS與客車行車安全監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱TCDS）監(jiān)測動車組的停放環(huán)動作狀態(tài)、停放制動施加/緩解狀態(tài)、停放環(huán)旁路（旁路開關(guān)）狀態(tài)、停放制動隔離（停放塞門）狀態(tài)，TCMS觸發(fā)相應(yīng)保護(hù)邏輯[4]與顯示邏輯[5]。系統(tǒng)主要部件組成如圖5所示。

3.1 停放環(huán)動作狀態(tài)管理

TCMS根據(jù)停放環(huán)繼電器KM31與KM32的反饋判斷停放環(huán)狀態(tài)。繼電器KM31與KM32還分別控制指示燈E1與E2的亮滅，停放環(huán)動作時(shí)指示燈點(diǎn)亮，用于提示司機(jī)。

若任意繼電器KM31或KM32反饋停放環(huán)動作，則TCMS判斷停放環(huán)動作，并在顯示屏上顯示“停放環(huán)動作”圖標(biāo)。

若停放環(huán)動作狀態(tài)與停放制動施加/緩解指令相矛盾（無停放施加指令、但停放環(huán)變?yōu)閯幼鳡顟B(tài)，或有停放緩解指令、但停放環(huán)仍為動作狀態(tài)），則TCMS判斷停放環(huán)異常動作，并在顯示屏上彈窗報(bào)警“停放環(huán)動作”。

若停放環(huán)動作，則TCMS觸發(fā)列車級牽引封鎖;若車速不為零，則TCMS還將觸發(fā)懲罰制動至停車。

3.2 各車停放制動施加/緩解狀態(tài)管理

TCMS與TCDS分別根據(jù)壓力開關(guān)1KP與壓力傳感器BP的反饋判斷動力車與拖車/控制車的停放制動施加/緩解狀態(tài)。

若任意動力車停放制動施加，則TCMS觸發(fā)列車級牽引封鎖，并顯示“動力車停放施加”圖標(biāo);若車速不為零，則TCMS還將觸發(fā)懲罰制動至停車。若所有動力車停放制動緩解，則顯示“動力車停放緩解”圖標(biāo)。

顯示屏還顯示各車停放制動施加/緩解狀態(tài)。

3.3 各車停放環(huán)旁路狀態(tài)與停放隔離狀態(tài)管理

TCMS與TCDS分別根據(jù)停放環(huán)旁路開關(guān)與停放塞門的反饋判斷停放環(huán)旁路狀態(tài)與停放隔離狀態(tài)。

若任意動力車停放塞門位于“關(guān)閉位”，則：

（1）TCMS觸發(fā)列車級牽引封鎖，并在顯示屏上彈窗報(bào)警，通知司機(jī)機(jī)械緩解該動力車停放制動器、旁路該動力車停放環(huán)。該動力車停放環(huán)旁路開關(guān)位于“旁路位”后，牽引封鎖與報(bào)警彈窗方可被解除。

（2）不采信該動力車壓力開關(guān)1KP的觸點(diǎn)反饋。

當(dāng)且僅當(dāng)所有動力車停放制動隔離，才顯示“動力車停放隔離”圖標(biāo)，此時(shí)不再顯示“動力車停放施加/緩解”圖標(biāo)。

顯示屏還顯示各車停放環(huán)旁路狀態(tài)與停放隔離狀態(tài)，停放隔離狀態(tài)顯示將覆蓋停放施加/緩解狀態(tài)顯示。

4 故障應(yīng)急處置

故障應(yīng)急處置主要包含兩方面內(nèi)容：停放制動故障的判斷、定位及應(yīng)急處置;無停放制動故障的動車組被救援時(shí)的停放制動應(yīng)急處置。

圖6是針對典型停放制動單點(diǎn)故障的判斷、定位及維持運(yùn)行方法進(jìn)行的歸納與總結(jié)。

無停放制動故障的動車組被救援時(shí)，對停放制動的應(yīng)急處置方法主要取決于動車組停放制動狀態(tài)能否被監(jiān)控與顯示。若不能，則須采取機(jī)械緩解停放制動器的方法以確保其處于緩解狀態(tài)，此方法的弊端在于須到車外逐車機(jī)械緩解停放制動器，作業(yè)耗時(shí)較長、作業(yè)環(huán)境較復(fù)雜，優(yōu)勢在于能“一勞永逸”地緩解停放制動;若能，則采取先輸出動車組停放制動緩解指令、再斷開停放制動施加電源開關(guān)的方法，此方法的弊端在于須人為通過顯示屏實(shí)時(shí)監(jiān)控動車組停放狀態(tài)，以及若救援過程中發(fā)生停放制動故障，則還須機(jī)械緩解動車組停放制動器，優(yōu)勢在于作業(yè)耗時(shí)較短、無需車外作業(yè)。

5 設(shè)計(jì)優(yōu)化建議

既有的設(shè)計(jì)中，繼電器KM41與壓力開關(guān)2KP/3KP的狀態(tài)未反饋給TCMS，其故障可能導(dǎo)致停放環(huán)異常動作而無法通過顯示屏定位故障車，須通過停放旁路開關(guān)逐車排查（圖6），操作較繁復(fù)、作業(yè)時(shí)間較長。故提出了設(shè)計(jì)優(yōu)化建議如下。

5.1 停放環(huán)與停放制動管理系統(tǒng)優(yōu)化

鑒于TCMS已經(jīng)對動力車壓力開關(guān)1KP狀態(tài)進(jìn)行了管理，故建議將動力車移出停放環(huán)，如圖7所示。對比圖2的主要改動為取消繼電器KM41與旁路開關(guān)S1。

鑒于是壓力開關(guān)2KP/3KP直接控制停放環(huán)，故建議將其納入管理，如圖8所示。對比圖5的主要改動為壓力開關(guān)2KP/3KP替代壓力傳感器1BP/2BP。

5.2 停放制動管路系統(tǒng)優(yōu)化

基于圖8的優(yōu)化，可取消壓力傳感器1BP、2BP。同時(shí)，與拖車/控制車設(shè)計(jì)保持一致，動力車的壓力開關(guān)1KP移至停放塞門31下游，采集真實(shí)停放管壓力。

5.3 優(yōu)化后的停放制動單點(diǎn)故障應(yīng)急處置

基于上述優(yōu)化，避免了無法通過顯示屏定位故障車的情況，停放制動單點(diǎn)故障應(yīng)急處置大為簡化，如圖9所示。

6 結(jié)束語

本文所述的停放制動控制系統(tǒng)在國內(nèi)動力集中動車組上可謂首創(chuàng)，相較以往手制動，引入了電空控制與微機(jī)管理，極大地簡化了人工操作、提升了可用性與安全性。它一方面汲取了電力機(jī)車停放制動系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn);另一方面，為適應(yīng)動力集中動車組的技術(shù)特點(diǎn)（例如車輛無中央控制單元），進(jìn)行了針對性設(shè)計(jì)（例如并聯(lián)式的停放環(huán)）。

本設(shè)計(jì)同時(shí)還應(yīng)用在高原雙源與“瀾滄號”動力集中動車組上，至今運(yùn)用穩(wěn)定。

后續(xù)動力集中動車組的設(shè)計(jì)中，可借鑒本文所述的設(shè)計(jì)優(yōu)化建議，亦須結(jié)合動力集中動車組的特點(diǎn)進(jìn)一步研究能簡化運(yùn)用操作的設(shè)計(jì)。

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