高速动车组制动系统的分析研究

高速动车组制动系统的分析研究

发表时间：2018-08-21T16:39:22.757Z 来源：《基层建设》2018年第20期作者：王艳平1 麻亮2 [导读] 摘要：近年来，国内高速动车组得到了快速发展，制动技术吸收了国内外高速列车制动技术的先进经验，并进行了自主创新，技术水平得到了长足的进步，完成了时速250公里速度级、时速350公里速度级以及更高速度试验列车制动系统的匹配和应用，为高速动车组提供了安全、可靠、舒适和节能环保的制动系统。

包头车辆段呼和浩特动车所内蒙古呼和浩特市 010010摘要：近年来，国内高速动车组得到了快速发展，制动技术吸收了国内外高速列车制动技术的先进经验，并进行了自主创新，技术水平得到了长足的进步，完成了时速250公里速度级、时速350公里速度级以及更高速度试验列车制动系统的匹配和应用，为高速动车组提供了安全、可靠、舒适和节能环保的制动系统。本文就是针对高速动车制动系统进行研究和探讨，并提出新的技术发展方向。

关键词：高速动车组；制动系统；概述；发展 1制动方式概述动车组制动系统按照预设的减速度控制动车组减速或停车，按照制动方式一般分为粘着制动和非粘着制动。粘着制动即为依靠轮轨间的相互摩擦作用产生列车所需的制动力，如通过制动缸产生的空气制动和由牵引电机产生的电制动；非粘着制动即为通过利用外阻力作用在列车上，使列车产生制动力而停车，如风阻制动、磁轨制动和涡流制动等。粘着制动为国内外高速动车组主要的制动力来源，非粘着制动一般作为辅助制动方式，在高速工况下提供所需的制动力。本文以高速动车组常用的粘着制动为基础，对制动系统技术进行讨论。采用粘着制动方式的制动系统一般由电制动系统和空气制动系统两大部分组成，制动时采用复合制动方式，即电制动并用电气指令式空气制动。列车制动时，电制动优先，当电制动力不足时，由空气制动进行补足，有效降低了基础制动中制动盘和闸片的磨耗。 2高速动车组制动系统 2.1 制动模块设计 2.1.1电制动系统，动车组通过受电弓接收接触网的电力，经牵引变流器整流逆变后，提供给牵引电机，而在列车需要制动时，牵引变流器控制牵引电机切断电源，转变为发电机使用。制动时牵引电机将列车动能变为三相交流电，由牵引变流器将此三相交流转换为单相交流电，再由主变压器升压后回馈到电网，将列车运行的动能转变为电能.

2.1.2空气制动系统，空气制动系统主要由制动控制装置、风源装置和基础制动装置等组成，制动控制装置是制动系统的中枢，负责接收制动指令，进行制动控制，担负着制动力的计算和分配任务，风源装置为制动系统提供制动的源动力，高速动车组上通常由主空压机和辅助空压机构成，基础制动装置为制动系统的执行机构，将制动压力作用在车轮上，产生轮轨摩擦力，从而进行列车制动。电制动力的发挥及其与空气制动力的匹配都与制动控制系统的设计、元器件的品质密切相关。对于高速动车组来说，各种制动方式的匹配一定要处理好。

2.2 防滑控制设计

防滑控制是在制动力即将超过黏着力时（此时防滑器判断为“滑行”），降低制动力，使车轮继续处于滚动（或滚滑）状态，避免车轮滑行。防滑系统通过车辆速度传感器检测出此时的速度差和减速度，然后把检测到的信号传输到防滑控制器，通过微处理器的比较判断，发出防滑控制信号，从而迅速降低滑行车轮的制动缸压力，使滑行车轮所受的制动力快速降低。防滑控制系统主要由集成在制动控制单元中的防滑控制器、轴速度传感器及防滑排风阀组成的一个闭环控制结构。防滑控制器对轴速度脉冲信号进行处理，得到相应的轴速、轴加减速度和参考速度，对已经发生滑行的情况发出防滑控制指令，操纵防滑电磁阀，控制制动缸的压力。防滑系统能最佳利用有效黏着，以保证最短的制动距离。

2.3 安全防护设计

为了确保列车运行安全，尽管设置了准确可靠的地面信号装置，但在浓雾、风雪等气候条件下难以确认信号。另外，由于司机打磕睡或误看信号等原因，很有可能发生列车冲撞等重大事故。因此，在列车没按信号运行时需要报警引起司机注意，同时自动施行制动停车，以保证列车安全。高速列车的安全防护装置有以下几种：第一，自动停车装置，当列车接近停车信号机时，进行车内报警的装置，该装置报警后，如果司机仍不确认操作或没按规定减速度进行操纵时，便自动实施制动使列车自动停车；第二，自动控制装置，控制列车的运行速度低于地面速度信号的装置，例如，当信号速度下降时，ATC装置便自动实施制动以降低列车速度；第三，自动驾驶装置，根据多级速度信号及速度条件，对列车自动进行加速、减速的控制装置，保证列车正点运行和改善旅客的乘坐舒适度。同时，在防止列车冲撞和超速运行方面起到作用。

3.动车组新的制动技术发展方向

现阶段动车组采用的制动方式踏面制动、盘型制动、电阻制动、再生制动均属于黏着制动，制动力的产生的先决条件就是有接触黏着系数，随着旅客列车的提速，可利用的黏着资源越来越少，自然会考虑到采用越来越多的辅助紧急制动方式。现阶段的磁轨制动，轨道涡轮制动作为辅助紧急制动已经表现些有成效。

3.1.翼板制动技术

翼板制动要产生显著可靠地空气阻力，可在各车车体上，布置一定数量的空气阻力板，直接产生作用于车体的、与列车运动方向相反的外力。是一种不受轮轨间黏着限制的制动方式。翼板制动在中高速范围能够产生足够大的制动力，可以成为其主要的制动方式。同时其也带来以下问题： 3.1.1.由于处于高速扰流夏的翼板，会产生噪声和振动，必须加强车体的减震降噪设计；

3.1.2.因强大的纵向力直接作用于车体顶部，而不得不加强车体。

3.2.储能制动技术

在干线交通系统中，高速运行的列车要求启动加速度和制动减速度大。从能量相互转换的角度看，制动过程所消耗的能量相当可观，虽然这些再生能量的20%-80%被其它相邻列车吸收利用，剩余部分仍被车辆电阻以发热的方式消耗掉。在不具备再生反馈的条件时，如果能够把这些能量暂时储存，可以在随后的加速或启动过程加以利用，这也是能量再生的一种形式，对减低允许能耗、节约运输成本是非常有意义的。

4结束语

综上所述，高速动车组制动系统是一个集多种学科为一体的综合系统工程，整个系统的成功，需要零部件的成熟，需要互相匹配和协调。所以，相关科研单位要加强分层设计和模块化设计，科学选用合适的制动方式，提高各种参数计算精确度，保障系统的制动效果，为高速动车组发展提供可靠技术支持。

参考文献：

[1] 李和平，曹宏发，杨伟君.高速动车组电空制动系统试验台[J].铁道机车车辆，2011，05：135-138.

[2] 张晶.动车组制动系统建模与仿真研究[D].西南交通大学，2013.

[3] 孟繁东，王学东.浅析高速动车组制动系统[J].科技创新导报，2010，13：129-130.