高速动车组制动试验优化探讨

李强

四方庞巴迪铁路运输设备有限公司 山东省青岛市 266000

摘要：制动性能对高速动车组的安全性和可靠性至关重要。笔者从制动方式、制动系统及制动控制的角度阐述了我国高速动车组制动系统的技术现状，探讨了高速动车组制动系统的发展趋势。编组动拖比优化、有效利用非黏着制动方式、安全和可靠性设计等是未来制动系统发展的几个关键技术问题。

关键词：高速动车组；制动试验；优化措施

中图分类号：U266 文献标识码：A

1 引言

我国多平台动车组共用、长交路跨线运行、交叉检修等情况与国外不同，在制动试验方面对跨平台的横向管理提出了新要求，存在尚待优化的一些问题。配套运用维修技术体系无经验可借鉴，需要开展大量的研究工作。

2 制动系统的结构和功能

2.1 制动盘

基础制动系统里最重要的部件就是制动盘，动车组的制动盘分为轮装制动盘和轴装制动盘，将动能通过的摩擦转为热能是他的作用。1、轮装制动盘。轮装制动盘的结构由两个盘体组成，这种摩擦片的盘体包括摩擦环和散热肋片。散热肋片不只是存在散热功能还可以对车轮与摩擦片之间起到相互支撑作用。制动盘在制动的过程中与闸片摩擦产生大量的热，再通过车轮的转动将热量散发出去。2、轴装制动盘。轴装制动盘的结构式由散热肋片、摩擦片和轮毂组成。在设计的初期，保证摩擦片的重量以保证转向架的整理重量，摩擦片厚度和散热肋片大小可以保证在制动过程中产生的热不会太，均匀。这种结构与传统的相比，可以保证很好的热流通。

2.2 制动夹钳单元

列车的制动主要由制动系统的制动夹钳单元与制动盘产生摩擦来实现制动。动车组的制动夹钳类型共有4个种类：动轴夹钳单元2种，拖轴不带停放制动的夹钳单元一种，拖轴带停放制动的夹钳单元一种。制动夹钳单元由制动缸、闸片、闸片托、制动杠杆组成，相互支撑安装在转向架上。当收到制动命令时，制动缸充风将闸片与闸片托压在制动盘上，产生制动力；当制动缓解时，制动缸开始排风，复位弹簧将制动杠杆恢复缓解位置，使闸片托与制动盘的距离恢复到充风前，消除制动力。间隙调整装置通过离合器的切换配合充分发挥了丝杠的特点，通过丝杠与螺母之间的直线运动与旋转来达到结果。在制动单元完成制动的过程中，制动单元与制动盘的间隙调节器可快速进行自我修正。

2.3 闸片

闸片是闸片托和几个摩擦块组成的，闸片的这种固定的设计结构是为了保证制动盘的温度可以均匀分布。动车组的闸片由多个摩擦块构成，闸片的摩擦块通过静态分布保证制动盘表面有均匀的压力，而这种均匀的压力可以使制动盘出现裂纹的几率降到最小，也使制动盘的能量和功能得到明显提高。同时这种设计的闸片可以最大程度的减少制动盘与螺栓的负荷。

3 动车组制动试验待优化问题

3.1 制动试验跨平台差异需统一

前期相关技术规范中已对制动试验进行过一轮优化，提出了全部制动试验和简略制动试验的整体概念。多平台动车组混合运用中发现各平台动车组同范畴技术项点存在较大差异，现场使用不方便。如各平台动车组制动试验项目名称、不同工况下的试验内容需要形成相对一致的管理体系，以降低一线人员工作难度。

3.2 具体工况试验要求有待细化，试验总频次需优化

动车组制动试验涉及的工况较多，具体工况下试验项目存在不明确之处。如动车组出所联合检查等工况下，司机应该做哪些制动试验项目？一级检修时头车司机室完成制动试验后，尾端是否还需进行试验，做哪些试验？部分动车组如CRH2A/2C/380A平台动车组一级检修原试验规范中采用了对制动缸压力逐车核定的方式，需进一步提升可操作性。从现场技术管理的实际情况看，顶层规章不明确时原则上均从严处理。不同工况试验叠加，总频次偏高。增加试验频次虽可减少后续短时间内出现故障的可能性，提高可控度，但高频次试验会缩短部件寿命，因此需要进一步优化试验频次。

4 优化方案

4.1 统一制动试验名称

（1）菜单引导制动试验（MBT）。该试验为显示屏上设置的配套人机程序试验，试验过程中需要人工配合进行制动手柄操作，如CRH2A/2C/380A平台动车组的车上机器制动试验。（2）全自动制动试验(ABT)。该试验为人工触发后由系统自动完成并报出相关结果的试验，试验过程中不再需人工配合。如CRH3C平台动车组“自动制动试验”。为了避免实际使用中因“自动”“制动”发音相近混淆，将此项试验优化命名为“全自动制动试验”。（3）主制动手柄最大紧急位确认试验。要求使用主制动手柄施加1次最大紧急位制动，10s后进行缓解；试验过程中确认制动施加及缓解情况，诊断系统未报出相关故障。根据实际使用的情况，最大紧急位定位于正常运用过程中使用的最大紧急位，如CRH2A/2C/380A平台动车组既可使用EB位又可使用UB位时应选用较为便捷的ＥＢ位校核。

4.2 明确各工况试验功能定位，实现频次综合优化

一般而言，制动试验具备以下几个基本功能：（１）及时发现故障，将故障潜伏时长限制在１个试验周期以内；（２）利用制动试验配套诊断功能对车辆状态进行判断，明确是否存在影响运行安全的隐性故障，为行车提供较为客观的设备辅助判别依据；（３）明确作业人员交接时的设备技术状态。综合统筹全数运维工况对各种试验实施整体优化，可扩大优化空间。为确保及时发现故障，制动试验应按较高频次进行。在无可参照的技术标准之前，通常原则是继承行业通用的技术要求。核定既有平台动车组原始试验技术要求，在此基础上研究试验频次优化。建立制动试验功能体系，将各平台动车组间同种工况试验进行整合。经调研，运用中涉及到制动试验的工况有二级检修、一级检修、存放出发、一级检修后始发、换端后、断蓄电池后、重联或解编后。为了便于掌握，把换端后、断蓄电池后、重联或解编这些涉及动车组编组状态重置的制动试验合并，统称为动车组重点状态转换试验。

4.3 非黏着制动

在黏着问题上的主要矛盾是要考虑高速行车和不良轨面状态下黏着系数会降低。由于接收的反馈速度和位置信号存在误差。即使使用再精密的防滑装置，在不良的条件下，轻微的滑行都是不可避免的。因此，非黏着制动作为辅助紧急制动系统是未来新型城市轨道车辆的发展趋势。目前主要采用的非黏着制动有磁轨制动和轨道涡流制动等。须解决3个问题。1）加强车体的减震降噪设计：处于高速扰流下的翼板，会使原有动车组的震动系统产生额外噪声和震动干扰，提高了车体的减震降噪需求。2）保证轻量化设计：强大的纵向力直接作用于车体顶部，车体强度对应加强，同时需要保证车体的轻量化设计原则。3）提高经济性：列车在中高速范围内的巨大能量无法回收利用，影响了运营的经济性。但翼板制动十分有效，具有丰富的研究价值，需要更好地与经济性结合。

5 结束语

本文对研究高速动车组的基础制动系统的背景进行了介绍，并讲解了基础制动系统的构成、工作原理以及功能，通过对制动盘的结构构成和技术参数的分析来探讨停放和非停放制动夹钳单元得工作原理和功能，来进行对整个制动系统检修和维护。

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