CRH3型动车组制动切除处理方法及改进设计

摘要中国高速铁路近年来发展迅速，按照铁路中长期发展规划，到2020年，全国铁路运营里程将由目前的9.1万km增加到12万km，其中时速200~350km的客运专线和域际铁路将达到1.8万km，投人运营的高速动车组将达到1000组。高速铁路涉及诸多高新技术领域，其中作为铁路运输主要装备的高速动车组是这些高新技术应用的综合体现，它涉及系统集成技术、新型车体技术、高速转向架技术、快速制动技术、牵引传动技术、自动控制技术、网络与信息技术等。大量新技术装备的创新和应用，极大地提高了铁路客货运输的能力和快速讯捷的出行，但在实际使用中对于现有参与运营、维修、管理等各类人员提出了更高、更新的要求，以确保高速铁路运营过程的安全与可靠性。其中动车组检修是最为关键的一环，然而制动又最为重要。动车组制动系统是几大核心系统之一，是与安全密切相关的核心系统。供风系统则是通过压缩空气给制动系统的制动控制以及基础制动装置实现制动所需的制动力提供“源动力”。制动供风系统的性能直接影响动车组的运行性能。因此本文对制动系统中的制动切除处理方法做了阐述，并就现阶段CRH3型动车组制动切除存在的问题进行改进和优化。关键词:CRH3型动车组；制动系统；制动切除；优化方案目录第1章绪论.........................................................41.1研究背景.....................................................41.2研究思路.....................................................4第2章CRH3型动车组制动系统功能介绍.................................52.1制动系统的功能...............................................52.1.1.常用制动功能...........................................52.1.2紧急制动功能...........................................52.1.3停放制动功能...........................................52.1.4备用制动功能...........................................62.2动车组制动系统的组成.........................................62.2.1风源系统...............................................62.2.2制动控制装置...........................................62.2.3备用制动系统...........................................72.2.4撒沙装置...............................................72.2.5空气防滑装置..........................................72.2.6空气悬挂装置...........................................72.2.7基础制动装置...........................................72.3动车组制动系统的工作原理.....................................82.3.1电制动系统.............................................82.3.2空气制动系统...........................................82.3.3防滑装置...............................................9第3章CRH3型动车组制动切除处理方法................................103.1关门车操作..................................................103.2切除空气制动操作............................................103.3切除停放制动操作............................................10第4章CRH3型动车组制动切除的应用.................................124.1常见故障及处理方法..........................................124.1.1制动力不足............................................124.1.2制动盘抱死............................................124.1.3制动不缓解............................................13第5章现阶段CRH3型动车组制动切除的优化建议.......................155.1存在的问题..................................................155.2优化建议....................................................15参考文献...........................................................16致谢...............................................................17CRH3型动车组制动切除处理方法及改进设计第1章绪论1.1研究背景首先2004年以来，按额国务院确定的“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品镜”方针，我国高速动车组接动车组投入运用。制动系统是高谁动车组核心技术之一，是高速动车组运看安全的根本保障，但一些核心技术还由外方掌理，同时我国拥有动车组型号多且各型动车组制动系统差异较大，加大了维修难度，增大了运用成本。因此，引入竟争、降低采购及全寿命周期内的成本，打破外方对我国的技术钳制迫在眉睫。北京纵横机电技术开发公司（中国铁道科学研究院机车车辆研究所）根据中国铁路总公司打破垄断、自主开发和对等替代的工作要求，自主研制了CRH3型高速动车组制动系统，突破了国外公司的技术垄断和限制，掌握了系统集成技术、关键技术与核心技木，完成了正向设计开发、生产制造、部件型式试验、产品出厂检验、系统装车调试、运用考核等各项工作。然后是2008年4月，我国首列国产时速350公里CRH3“和谐号”动车组在中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司下线，标志着中国铁路技术装备现代化取得又一重大成果。成为我国迈入时速超过300公里高速铁路新时代的里程碑。2008年8月1日，CRH3型动车组在京津城际铁路投入运营，成为2008北京奥运会一道亮丽的风景线。1.2研究思路了解制动切除的概念和制动系统工作原理；了解目前制动切除有哪些处理方法；找到制动切除目前存在哪些问题和对运行中的列车带来哪些安全隐患；对目前存在的问题进行改进设计和优化建议。在处理过程中需要结合动车组制动系统工作原理和制动装置的功能，在改进设计过程中需要紧密结合制动系统的概念，并在不影响动车组其他系统的功能的前提下，提出更好的优化建议和优化方案。并且能够符合目前CRH3型动车组制动切除的需要。第2章CRH3型动车组制动系统功能介绍2.1制动系统的功能CRH3“和谐号”动车组制动系统常用制动由微处理器控制，提供全面的制动管理，并根据制动指令信号和电制动特性实现空电复合制动；备用制动是由列车管控制的间接制动，其具有紧急制动功能和备用特点；紧急制动是由电空制动系统和硬线控制的直接作用的制动模式；制动系统还包括控制和实施动车组的停放功能以及防止车轮空转和打滑的防护功能，和备用制动的功能。2.1.1.常用制动功能常用制动用于动车组的常规制动停车操控，根据线路和行车的实际工况，司机可通过司控器发出一至七级的制动指令，再通过CAN总线以及MVB将指令传递到每个车辆的制动控制单元实施常用制动。常用制动包括电制动和空气制动，电制动为常用制动的主要制动方式，空气制动在常用制动中是作为电制动补充的辅助制动。为最大程度减小机械磨耗，常用制动时优先采用电制动，在电制动力不足或者电制动出现故障时，此时空气制动才投入使用补足所需的总制动力。每辆车的制动控制单元中句含车辆潜行保护功能，在常用制动时，车辆滑行保护处有效状态，确保总制动力不超出车辆粘着力的限制，有效提高了动车组的制动效率。2.1.2紧急制动功能在紧急制动时，通过列车管的完全排风，使得所有转向架上的制动作用力实现最大化。可由以下情况触发紧急制动：激活司控台上的紧急制动按钮，司控器手柄切换到“紧急制动”位，紧急制动回路，旅客紧急制动。当由以上情况触发紧急制动后，紧急制动将一直保持到列车完全停车。在旅客触发车上的紧急制动拉箱，按可报警信号后，司机可根据列车的运行状态来考虑紧急制动的施加与否，比如在隧道中或桥梁上，就可暂时取消紧急制动，继而选择在更为合适的线路条件停车。2.1.3停放制动功能在拖车每根轴上，装备有一个带停放制动功能的制动夹钳单元，停放制动通过弹簧施加，缓解通过充风实现。司控台上的控制按钮可以控制停放制动的施加和缓解在列车停车时，总风压力下降到停放制动开始施加的压力后，停放制动能够自动施加，总风压力恢复时停放制动应能自动缓解并恢复停放制动的正常功能。停放制动实施后，可手动缓。2.1.4备用制动功能CRH3型动车组备用制动系统为纯空气制动的间接制动，是由具有制动与缓解功能的备用制动司控器控制列车管的减压量，通过直接缓解功能的分配阀模块输出制动的预控压力，并根据动车组的载重经空重阀调整制动力大小后施加制动。当直通电空制动发生故障时，其备用制动必须依靠列车司机动操作才能激活，因此其备用方式为冷备用方式。备用制动在另一种方式下也可被激活，在制动司控器、紧急按钮或其它紧急及自动停车设备开启紧急制动时，动车组上所有的紧急制动阀都会开启，同时切断充风电磁阀，将列车管中的压力排空，分配阀模块产生紧急制动控制压力。在此情况下，备用制动连同直通电空制动系统一起被激活。因此，即使直通电空制动系统失灵时，列车仍可以施加制动，从而证列车运行的安全性。2.2动车组制动系统的组成制动系统主要设备包括：风源系统、制动控制单元、备用制动系统、撒沙装置、空气防滑装置、空气悬挂装置、基础制动装置等。2.2.1风源系统风源系统为整列车制动系统、空气悬挂装置等使用压缩空气的装置提供干燥、清洁的压缩空气。整列车由两套风源装置组成，每套风源包括螺杆式空气压缩机、双塔式干燥器、安全阀、压力开关、总风缸以及冷凝水收集装置等。列车的两套风源系统通过列车总风管相连，在列车正常运行时，两台空压机可分别控制，一台正常起动，另一台备用。安全阀起到保护风源系统的作用，防止压力过大。另外动车组还配备有辅助空压机组，当总风缸中压力不足导致动车组无法升弓时，起动辅助空压机组为升弓设备供风。2.2.2制动控制装置制动控制装置是整个制动系统中的核心，除了包括制动控制、防滑控制、故障诊断及网络通讯等电子控制单元，还包括压力调节装置、紧急电磁阀、空重阀、中继阀等气动控制单元。制动控制装置主要功能有常用制动、产生基于空重车调整的制动压力以及紧急制动等。电子控制单元用于接收和处理制动指令信号以及其它列车线的信号，以控制直通电空制动系统。气动控制单元中的压力调节装置用于常用制动的制动预控压力控制；紧急电磁阀在紧急制动时被激活，总风压力通过空重阀根据车重进行调整