CRH380B型動車組制動靜態調試試驗原理及故障分析

摘 要：制動靜態調試試驗是一種關于動車組制動相關器件及車上、車下部件的聯動測試方法，該方法依據調試試驗標準，驗證承修后的動車組制動系統相關的器件功能是否達到起初設計要求，并檢驗現場作業人員檢修工藝標準是否達標。文章概述了制動靜態調試試驗的重要性及各項點之間的關聯性，同時詳細介紹了試驗背后的原理及后續檢修優化方案，詮釋了制動靜態調試試驗作為高級修里程碑的含義。為路局現場作業人員在后續故障排查和理論研究方面提供技術支持。

關鍵詞：高動車組 制動系統 調試 故障

0 引言

根據動車組九大關鍵技術和十項配套技術分類及調試試驗工序，將動車組調試試驗細分為制動、牽引、網絡、給水衛生、塞拉門、照明、煙火、空調、旅客信息等九大類。其中，制動是動車組車輛關鍵的組成部分，其安全性是列車安全運行的根本保障。調試是高級修檢修項目之一，同時也是高級修最后一道檢修工序，調試是檢驗承修后的動車組在交付路局之前，其動車組相關部件功能性是否達到起始設計要求。簡而言之就是通過軟件模擬的方式，對動車組各系統涉及的電路、氣路相關的部件進行模擬測試，驗證其功能性是否達到起初設計要求。調試試驗涵蓋的各系統、各試驗之間相互關聯，每個前道工序都決定了下一個工序是否能順利通過。由此可見調試在整個高級修檢修中起著至關重要的作用。

目前，調試可分為機械調試和電氣調試，其中電氣調試又包括單車調試和列車調試。列車靜態調試作為高級修的里程碑，不僅對承修動車組前幾道檢修工序中所有工藝標準進行一次完整檢測，同時動態追蹤前幾道工序在流轉過程中尚未解決的故障并及時對其進行故障消除。列車靜態調試對承修動車組的重要性不言而喻。為了加快實現我國動車組自主創新、節能降耗等目的，為后續我國自主研發設計品牌打下夯實的理論基礎。其中石泉對西安動車段調試車間的工藝流程進行一個全面解讀，詳細介紹了機械調試、電氣調試工藝流程及典型故障統計[1]，為讀者介紹了現場作業流程，并且歸納相關系統典型故障，為一線作業人員后續解決同類型典型故障提供理論基礎。曹瑞著重介紹了速度異常和防滑異常兩種故障的處理方法[2]。根據制動控制裝置速度的確認情況，把速度異常故障分為制動控制裝置無速度信號和接收錯誤信號兩種情況。李子路論述了CRH380B型動車組車輛制動控制中所涉及的智能軌道交通安全技術在現車中的應用及在車輛調試過程中的具體實踐。在相關領域科學家、研究員日以夜繼、孜孜不倦的研究下，動車組的安全性、穩定性不斷提升，為我國后續自主設計、研發各種新型動車組打下夯實的技術支持。

1 制動靜態試驗需要的外部工況

制動靜態試驗是對動車組整個制動系統相關的器件一次功能性驗證測試，整個試驗外部工況環境較為復雜，動車組在完成上水、上沙、高壓、供風等準備條件下進行試驗，司機室內作業人員與車下至少2名作業人員借助多種專用的工裝工具，相互配合完成制動靜態試驗。通過將模擬信號發送到動車組的制動系統，然后由制動控制裝置執行制動，最終實現制動相關器件及車上、車下部件的聯動，并將模擬軟件系統采集相關的信號參數與工藝標準數據進行對比和分析，進一步研判制動靜態調試試驗測試的相關器件功能性指標是否達到動車組器件起初功能設計要求。

2 制動靜態調試主要試驗的原理分析

制動靜態調試試驗是非常復雜的測試試驗，其工前準備條件十分嚴格，并且各項試驗相互關聯，每一個工序都決定了下一個工序是否順利進行。制動靜態試驗中的各項點相互關聯并依次按順序先后開展，如圖1所示，通過截斷、短接繼電器及拆卸閥類等方式，研判觸發制動相關電路、氣路中涉及的關鍵器件的功能性，確保最后菜單引導試驗順利通過并制動有效率達到100%。下面將介紹制動靜態重點試驗，進而解讀試驗背后的目的及意義，為一線作業人員在后續故障排查和理論研究方面提供技術支持。

2.1 主/輔空壓機試驗

動車組供風裝置的風源主要來自主空壓機，同時輔助空壓機供風系統為車輛的受電弓、主斷路器、車頂隔離開關控制提供風源。在低壓供電且主供風系統無法工作情況下，當輔助風缸中的空氣壓力低于工作壓力時，由輔助空壓機為受電弓、主斷路器、車頂隔離開關提供風源。風源是一切用風設備實現功能的基礎保障，主/輔空壓機為動車組用風設備提供風源，由此可見，在整個調試試驗中，關于對主/輔空壓機功能測試和研究意義重大。

2.1.1 主空壓機試驗

主空壓機測試試驗是一種關于主空壓機啟停測試的邏輯判斷方法。（注：動車組在外接380V電源時，只啟動一個空壓機）。試驗通過來回切換制動手柄的方法，對主空壓機風缸進行排風，司機室操作人員在HMI屏操作界面點擊制動界面，觀察將原有的風壓10±0.2bar直接降低至8.5±0.2bar的情況下，IC03、IC06車中的一個空壓機啟動，再次降主風缸風壓至8bar以下的情況下，IC03、IC06車的兩個空壓機啟動。車下作業人員通過觀察主空壓機啟停個數及所在的位數，以此研判主空壓機啟停邏輯控制功能是否符合起始設計要求。

2.1.2 輔助空壓機試驗

在輔助空壓機試驗中，作業人員將截斷塞門B20截斷，模擬主供風系統處于無法工作的情況，排空U02風缸存儲空氣，模擬輔助風缸中的空氣壓力低于工作壓力時，動車組處在以上工作狀態下，作業人員在司機室駕駛臺上發送升起受電弓激活壓縮機指令之后，輔助空壓機開始工作，當車輛檢測升弓壓力達到7.35±0.8bar時或達到啟動時間5min后，遵循輔助空壓機邏輯控制，在設定條件下輔助空壓機會自動停止工作。以此試驗結果驗證輔助空空壓機功能是否正常。

2.2 主空壓機熱電偶試驗

主空壓機在運行工作過程中會產生大量的熱量，根據自身結構設計，通過內部油流循環的方式，達到熱量散發的目的，如果主空壓機內部油量損失或油溫度監控裝置功能失效，一旦主空壓機溫度過高而無法實現自散熱功能，將引發相關故障發生。進而對動車組用風設備造成影響，所以主空壓機油溫度監視和異常報警提示功能的測試對后續用風設備功能測試起著承上啟下的作用。一線作業人員在主空壓機內安裝溫度檢測繼電器，當檢測到溫度超過報警閾值（102℃-114℃）時繼電器觸點斷開，如果溫度超過內置溫度繼電器的允許極限溫度114℃時，并且此時溫度繼電器觸點并未斷開，進而說明溫度繼電器功能失效，無法起到監控主空壓機油溫的功能。熱電偶試驗的目的是驗證主空壓機內溫度繼電器功能性好壞，防止空壓機因油溫度散熱效果不佳，而造成主空壓機故障，進而影響動車組用風設備的正常使用。

2.3 緊急降弓試驗

受電弓是動車組從接觸網接觸導線上集取電流的一種受流裝置，其中ADD緊急降弓電磁閥是受電弓的重要組成部件，當受電弓碳滑板因長時間工作磨損或突然沖擊產生裂紋、破損等情況時，碳滑板內ADD氣路的壓縮空氣便會通過破損處泄漏。當泄漏量達到一定值時，安裝在底架上的 ADD閥被打開，氣囊中的壓縮空氣被排空，受電弓實現降弓，進而保護受電弓裝置。為了測試ADD緊急降弓功能，在受電弓閥板內短接21-A01的（9，16）針，模擬ADD緊急排風，實現快速降弓。在限定時間內完成受電弓緊急降弓。作業人員打開TC02/TC07車受電弓閥板，通過短接線短接的方式觸發ADD動作，確保ADD閥功能正常。通過給受電弓控制板一個升弓信號（即第16針得電），然后在受電弓完全升起后，使第9針得電（短接或者觸發相關繼電器，只要是使9針得電，即可觸發ADD緊急降弓電磁閥排風，繼而觸發ADD閥排風），在動車組受電弓閥板21-A01中，短接9，16針其實是讓快速降弓閥得電，由于ADD在車頂位置的特殊性，模擬試驗大大降低了作業流程及作業人員疲勞。

2.4 壓力開關試驗

壓力開關L05用于監測空簧系統中可能出現的壓力損失。如果壓力低于設定值，則壓力開關將所連接的電路接通。壓力開關的電氣信號由制動控制單元（B02B01）監控和分析處理。結合電路、氣路原理圖紙進行分析，發現如果一位端空簧存在泄露情況，一位端空簧壓力小于1.5bar時，即空簧的一位端爆破，空氣彈簧加壓繼電器28-K15得電，二位端快速排氣電磁閥28-K16 得電快速排風，防止動車組出現點頭現象。在高級修三/四級修制動靜態試驗中通過模擬測試L09的壓力數值，研判壓力開關L05的功能好壞。手動關閉旋塞L02，通過高調桿/安全閥給空簧排風，利用制動軟件對其狀態進行監控，當壓力開關反饋信號由1變0的瞬間，查看L09壓力測試口采集的數值是否與工藝標準數相符，以此研判壓力開關狀態是否良好。

2.5 停放制動試驗

停放制動是防止車組在無風無制動狀態下溜車所設計的制動裝置，CRH380B型動車組全列設置兩個停放制動車，分別為TC02/TC07車。停放制動車在車下每個車軸中間制動盤設計一個停放制動缸，停放制動采用彈簧儲能制動方式，排風時施加制動，充風時緩解制動，關于列車停放制動測試試驗主要是以截斷或者恢復TC02/TC07車上/車下的H27/H29截斷閥，觀察車上HMI屏上停放制動施加、緩解狀態及車下停放制動視窗內指示燈顏色變化。在這里向各位讀者簡單介紹一下，單車停放制動施加/緩解的試驗，以此對比兩個試驗操作流程之間的差異性，進而讓讀者對停放制動施加/緩解有一個全面的認識。關于單車停放制動測試是在制動風缸經由調壓閥H01.02供風，再經雙穩態電磁閥H01.03控制停放制動的施加與緩解。

3 故障分析及處理

動車組產品升級換代主要取決于各大路局對動車組產品使用體驗度及乘客對產 品功能的需求。產品故障率是檢驗產品性能的唯一標準。目前，路局將高級修制動靜態試驗中所遇到的首發、重大、安監等故障進行數據統計并形成制動系統一事一案典型故障案例[1]。故障案例報告是一線技術員對照故障現象，深入分析故障原因，總結出一套完整排查處理故障方法，以此提高動車組運營的安全性、降低故障率、提高檢修效率及工藝標準掌握，為后續一線動車組機械師故障排查提供理論借鑒和依據。

2023年，在高級修調試試驗中，關于日常、首發、重大等典型故障共計30 件，其中，制動系統故障共計10件，下面重點對這10件故障進行分析研判，尋找優化方案，降低并預防制動系統相關故障再次發生。在截斷塞門測試試驗過程中，截斷塞門測試反饋信號與實際操作不一致，主要原因是近期雨水量過大，動車組截斷塞門球閥本體出現銹蝕現象，導致反饋信號與實際操作不一致，為了解決此類故障，在日后維修過程中，在截斷塞門電磁閥處糊上雙層膠泥，防止截斷塞門球閥內部進水；在速度傳感器、加速度傳感器測試試驗中，由于調試員個人經驗主義及對工藝標準掌握不清等原因，在接線、安裝過程中，電路線路虛接、短接現象較為頻繁，為了測試順利通過，在調試試驗測試之前，首先對傳感器導針進行導通功能測試試驗，進而規避虛接、短接等現象；在受電弓緊急降弓及觸發緊急制動測試試驗中，由于作業人員手法及大小力度的不同，在短接端子排的過程中，對端子排插口造成不同程度的損傷，進而加快了端子排使用壽命及物資消耗情況，為了解決此類問題，結合端子排插口特點，研制一種專用短接工裝，代替原有短接方式，通過一線現場驗證，該工裝極大程度上降低了此類故障發生率。同時在一事一案故障庫內，分析短接ATP無法觸發緊急制動故障原因，根據故障現象對觸發緊急制動相關的電路、氣路原理圖進行深挖研究，發現故障源頭來自觸發緊急制動的器件（N04、N05）不動作，在經過更換器件之后，制動相關故障消除。在數據采集試驗中，制動控制箱中的中繼閥、分配閥出現故障現象較為頻繁，因為前期作業人員安裝、檢修、調試的工藝標準不達標，導致在連貫制動測試試驗中采集數據不通過，采集數值與工藝標準誤差相差很大，最終動車組制動有效率不足100%，為了降低此類故障再次發生，在安裝調試前期，重點檢查閥體與管路連接狀態，確保閥體與氣管路連接正常。

4 總結

本文介紹了制動靜態調試試驗是一種關于動車組制動相關器件及車上、車下部件的聯動測試方法，并通過試驗原理分析，讓讀者進一步了解制動靜態試驗各工序之間的關聯性及順序性，同時借助制動軟件模擬制動相關器件動作，將模擬反饋信號與工藝標準數值進行比對，以此研判制動相關器件功能是否正常及檢修工藝標準是否達標。

通過對制動靜態調試試驗故障進行分析及研究，進一步優化作業流程及工藝標準，從相關部件的源頭設計、工藝管控及故障診斷邏輯、造修質量等方面研究優化措施，降低并預防制動類相關故障的發生，通過現場驗證后，在原有檢修工藝標準的基礎上，優化后的檢修方案可以有效降低制動系統故障，并對日常制動類的故障排查及應急處理有極大的改善，從而技術員及調試員在后期故障處理過程中能夠動態追蹤、進準判斷故障源頭并時消除現有故障，進而確保動車組零故障出庫。

參考文獻：

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[4]李淵，陳健龍，劉靖，等.關于CRH2A/CRH2C/CRH380A平臺動車組三、四級檢修調試項目的研究及優化[J].鐵道機車車輛，2020，40（S1）：9-15.