HX_D2电力机车制动系统

Nhomakorabea栏
２． 大同电力机车有限责任公司 技术中心，山西 大同 ０３７０３８）
作者简介：王俊勇（１ ９ ６ ５ － ），
摘 要 ：介绍了 ＨＸＤ２ 电力机车制动系统，重点分析和阐述了 Ｅｕｒｏｔｒｏｌ 制动系统工作原理、列车 管压力控制、电子控制单元、机车空气分配阀组成及功能、直通制动、自动停放制动、机车重联、列 车断钩保护等功能。
列车管用来控制机车及列车制动指令。列车管压 力通过司机制动阀利用来自总风管（Ｍ Ｐ ）的压力空气 进行调节。压力控制装置主要包括司机制动控制器、 司机制动阀 （ＤＢＶ／Ｅｕｒｏｔｒｏｌ）、制动控制单元 ＢＣＵ。
根据机车空气分配阀的作用位置，Ｂ Ｐ 压力可设定 在５００ ｋＰａ或６００ ｋＰａ。根据下面的转换位置（货车位／客 车位），ＢＣＵ设定Ｅｕｒｏｔｒｏｌ中继阀先导室预控压力达到的 定压为：
—８ —
会根据列车速度、停车距离等目标值的要求进行计算， 如果电制动力能满足列车调速或停车需要，将通知机 车牵引控制单元ＴＣ（Ｕ Ｔｒａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）命令机车 优先上电（再生）制动，当机车速度降为３ ｋｍ／ｈ 时，空 气制动替代电制动，电制动自动消除。如果电制动力 不足时，Ｍ Ｐ Ｕ 将通知制动系统命令机车直接上空气制 动。
隔离模块由１ 个ＶＥ（ＩＳ）ＲＭ 电磁阀和１ 个ＶＶ（ＩＳ）ＲＭ 气动阀组成，用于将司机制动阀和列车管隔离开。
如果ＶＥ（ＩＳ）ＲＭ 电磁阀得电，司机制动阀和列车管 隔离。
如果ＶＥ（ＩＳ）ＲＭ 电磁阀失电，司机制动阀和列车管 不隔离。
隔离模块由制动控制单元控制。 微动开关把气动阀的状态发送给制动控制单元， 当司机制动阀隔离，司机控制台上的指示灯亮。由使 ＶＥ（ＩＳ）ＲＭ 电磁阀得电的Ｚ（ＩＳ）ＲＭ 开关进行自动隔离。 １．３．７ 故障处理模式 如果机车 Ａ 端制动系统出现重大问题（Ｂ Ｃ Ｕ 或 Ｅｕｒｏｔｒｏｌ 故障），转由Ｂ端制动系统进行制动控制。司机 的操纵界面仍维持在机车Ａ 端的操纵台上。 １ ）主控（本务）机车中的故障（备用制动） 如果主控（本务）机车中 Ａ 端故障，司机必须转动 Ａ 端的ＲＢ－ＦＳＥ 塞门，转换成Ｂ 端的制动系统控制。当Ａ 端的ＲＢ－ＦＳＥ 塞门关闭，则该端的司机制动阀隔离（释 放ＶＶ（ＩＳ）ＲＭ 阀的先导压力），且Ｂ 端的ＶＥ－ＵＭ－ＲＭ 电磁 阀失电（见图 １ ），以便对列车管进行控制。在备用制动 模式下，Ｂ 端的司机制动阀接收 Ａ 端的控制信号来控制 制动及缓解、过充、快速缓解和紧急制动。 司机转动Ａ 端的ＲＢ－ＦＳＥ 塞门，转换成Ｂ 端的制动 系统控制时，机车会自动产生紧急制动作用，因此列 车管压力会降到 ０ 。 ２ ）无线遥控从控（辅助）机车中的故障 如果无线遥控从控（辅助）机车的 Ａ 端出现重大故 障，Ａ 端的ＢＣＵ 将Ｅｕｒｏｔｒｏｌ 隔离（ＢＣＵ 指令＝１，由于故障 →ＶＥ（ＩＳ）ＲＭ ＝开ＯＮ，Ｅｕｒｏｔｒｏｌ隔离），同时由从控（辅助） Ｂ 端的 Ｂ Ｃ Ｕ 开始控制列车管，并与同步操纵控制系统 ＬＯＣＯＴＲＯＬ 通信，以便从从控（辅助）机车（驾驶机车） 接收制动指令。 无线遥控从控（辅助）机车的 Ａ 端控制转换到 Ｂ 端 时，需确认下列工作状态： ①Ｂ 端的ＢＣＵ 从Ｑ（ＩＳ）ＲＭ－ＬＯＣＯ 继电器接收到Ａ 端 Ｅｕｒｏｔｒｏｌ被隔离的信息； ②Ａ 端ＢＣＵ 在 Ｂ 端ＢＣＵ 通过ＦＩＰ 总线接收到本务机 车模式信号的同时，通过 Ｆ Ｉ Ｐ 总线接收到来自 Ｍ Ｐ Ｕ 的 补机模式信号； ③Ａ 端 Ｂ Ｃ Ｕ 在 Ｂ 端 Ｂ Ｃ Ｕ 开始通信的同时，停止与同 步操纵控制系统 Ｌ Ｏ Ｃ Ｏ Ｔ Ｒ Ｏ Ｌ 的通信； ④Ｂ Ｃ Ｕ 从同步操纵控制系统 Ｌ Ｏ Ｃ Ｏ Ｔ Ｒ Ｏ Ｌ 接收到先 导室的目标压力；
(1.School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, Sichuan 610031, China; 2.Technical Center, Datong Electric Locomotive Co., Ltd., Datong, Shanxi 037038, China)
停放制动
停放按钮
无
空气制动 电制动不足时有
有 有
１．２ 制动系统气动作用原理 机车大闸（司机制动控制器）采用自动制动方式，
小闸采用直通制动作用方式。为保证机车运用安全， 在司机操作大闸产生列车（机车＋车辆）制动时，如果 司机操作小闸，则不能缓解机车本身。司机可以通过 操作单缓按钮来缓解机车，但有一点值得注意，如果 机车速度低于 ４ ｋｍ／ｈ 时，司机通过操作单缓按钮来缓 解机车则无效。制动系统气动作用原理见图 １ 。 １．３ 列车管（ＢＰ）压力控制
自动停放制动 模式确保机车即 使在超载与最大 坡度３ ０ ‰的情况 下能够停放。
王俊勇，仝 雷，王海平：Ｈ Ｘ Ｄ ２ 电力机车制动系统 图 １ 制动系统气动作用原理图
—９ —
机 车 电 传 动
２００８ 年
表１ 各种制动模式下的应用情况
制动模式
指令装置
电制动
常用制动
制动控制器
有
紧急制动 制动控制器 ／ 紧急制动按钮 无
Abstract: This paper introduces HXD2 locomotive braking system. It mainly analyzes and illustrates the working principle of eurotrol braking system and such functions as train tube pressure control, electronic control unit, composition and function of locomotive air distribution, direct brake, automatic parking brake, locomotive multiple, train broken hook protection, etc.
１ 制动系统
ＨＸ Ｄ２ 电力机车制动系统主要由电制动、电子控制 空气制动、自动停放制动等装置组成。
司机使用制动控制器实施常用制动进行列车调速 或停车时，机车主处理单元ＭＰ（Ｕ Ｍａｉｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）
收稿日期：２ ０ ０ ７ － ０ ８ － ０ ８ ； 收修改稿日期：２ ０ ０ ８ － ０ ４ － ０ ９
图 ２ 司机制动控制器
司机制动控制器电气部件工作原理是：司机制动 控制器的电气部件发出必要的信号通过制动控制单元 （ＢＣＵ）来控制司机制动阀，ＢＣＵ 接收到来自制动控制器 接触器的控制信号，根据相关时间通过中继阀（Ｒ ｅ ｌ ａ ｙ Ｖａｌｖｅ）改变先导室（ＲＥ）的预控压力，如图３ 所示。
图 ３ 司机制动阀（Ｄ Ｂ Ｖ ）的原理图
如果制动控制单元故障，制动控制器的电气部件 发出的信号通过备用制动（Ｂａｃｋｕｐ Ｂｒａｋｅ）装置，直接 控制中继阀改变先导室的预控压力。 １．３．２ 司机制动阀
司机制动阀从制动控制单元接收输入信号，然后 调整列车管压力信号，工作原理见图 ４ 。
图 ４ 司机制动阀气动原理图
１）减压阀ＤＥ－ＰＩ 司机制动阀通过总风管与风源相连，其中附加的 过滤器后装有减压阀ＤＥ－ＰＩ，它将压力降至（６５０±５）ｋＰａ 的范围内，以避免比过充还高的压力作用于中继阀。 ２）电磁阀ＶＥ１（ＤＧ），ＶＥ２（ＤＧ），ＶＥ（ＳＥＣ）和ＶＥ（ＳＧ） 电磁阀ＶＥ１（ＤＧ），ＶＥ２（ＤＧ），ＶＥ（ＳＥＣ）和ＶＥ（ＳＧ）用于控 制先导室压力，它们均与制动控制单元相连。 电磁阀 ＶＥ（ＳＥＣ）必须常得电，紧急制动时起作用并 产生初始制动压力。如果电源发生故障，该电磁阀将 失电，从而使得先导控制压力 Ｒ Ｅ 压缩空气排向大气， 并且ＲＥ 不可能再充气。 当电磁阀 ＶＥ（ＳＧ）故障时，电磁阀 ＶＥ（ＳＥＣ）也可作为 冗余。 电磁阀ＶＥ１（ＤＧ）和ＶＥ（ＳＧ）确保对先导压力ＲＥ 的控 制。电磁阀ＶＥ１（ＤＧ）得电，先导压力ＲＥ 增加（制动后缓 解） ；电磁阀ＶＥ（ＳＧ）得电，先导压力ＲＥ降低（制动）。 当电磁阀 ＶＥ１（ＤＧ）发生故障时，电磁阀ＶＥ２（ＤＧ）作
— １０ —
第 ５ 期
王俊勇，仝 雷，王海平：Ｈ Ｘ Ｄ ２ 电力机车制动系统
为冗余。 ３） 中立阀ＶＶ（Ｎ） 中立阀 ＶＶ（Ｎ）集成于司机制动阀，它被电磁阀ＶＥ（Ｎ）
控制，用以切断向司机制动阀中继阀 Ｑ（Ｐ）ＣＧ 的供风。 该指令由司机控制中立开关产生。中立阀 ＶＶ（Ｎ）的
状态通过Ｂ Ｃ Ｕ 和司机室指示灯进行监控。 ４）中继阀 Ｑ（Ｐ）ＣＧ 中继阀 Ｑ （ Ｐ ） Ｃ Ｇ 向列车管供风，与先导压力 Ｒ Ｅ 相
Ｍ 位（货车位）为（５００＋５）ｋＰａ Ｖ 位（客车位）为（６００＋５）ｋＰａ ２个参考压力的选择由分配阀的Ｍ／Ｖ 位转换杆控制。 １．３．１ 司机制动控制器 机车司机室内装有一个司机制动控制器（见图２），在 正常的操纵模式下由它的电气部件来控制司机制动阀。 司机制动控制器具有消除电制动的功能。当司机 操作制动控制器进行列车管减压时，如果机车本身上 电制动，那么，当司机操作制动控制器置于缓解位、列 车管压力充气到定压时，电制动消除。如果司机操作 牵引手柄产生电制动，则只能通过操作牵引手柄复位 才能消除电制动。
压力传感器ＣＡ（ＰＲＮ）ＣＧ 用以监控列车管（ＢＰ）压力。 ６）快速缓解阀 ＶＶ（ＧＤ） 电磁阀 ＶＥ（ＧＤ） 控制快速缓解阀 Ｖ Ｖ （ Ｇ Ｄ ），通过自动 绕过节流孔，快速给列车管充气。制动控制单元读取 连接于快速缓解阀 Ｖ Ｖ （ Ｇ Ｄ ） 的一微动开关信息，进而诊 断其位置状态。 １．３．３ 制动控制单元 司机制动阀的气动装置由专门的电子单元——制 动控制单元进行控制。 制动控制单元通过ＦＩＰ 总线连接到列车计算机，通 过ＲＳ４２２ 连接到同步操纵控制系统ＬＯＣＯＴＲＯＬ。 基于由司机制动控制器时间决定的输入信号或来 自 Ｌ Ｏ Ｃ Ｏ Ｔ Ｒ Ｏ Ｌ 同步操纵控制系统的制动指令，Ｂ Ｃ Ｕ 计 算先导室压力 ＲＥ，然后驱动控制阀通过闭环控制得到 需求的先导压力 Ｒ Ｅ 。 １．３．４ 作用（排气）阀 作用阀模块如图 ５ 所示，它由 １ 个安全装置先导 控制的 ＶＥ－ＵＲＧ 电磁阀、１ 个 Ｑ（ＥＣＨ）ＵＲＧ 气动阀和 １ 个 ＲＢ（ＩＳ）Ｑ（ＥＣＨ）ＵＲＧ 塞门组成，用于紧急制动时快速排出 ＢＰ 压缩空气。