基于可变编组动车组的制动功能实现

基于 可变编组动车组的 制动功能 实现

张英余 , 焦东明，尚礼明

中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心 河北 唐山 064000

摘要：本文通过分析动车组制动系统的控制原理及功能，针对制动系统如何与车辆各系统配合，以实现该动车组独有的可变编组功能进行了重点论述研究。该研究对灵活编组动车组制动系统的设计具有重要的指导意义。

关键词：动车组；制动；可变编组；功能

中图分类号：U270.2 文献标识码：B

1 概述

随着国内动车组列车的高速发展，动车组的型号更加多样化，用户对车辆的功能提出了更多的定向要求，本文所述动车组要求具有可变编组功能，车辆不再拘泥于固定的编组形式，编组数量更加灵活多变，能够满足高速发展的市场需求。该制动系统在CRH3和CJ2型动车组制动系统基础上，综合CRH系列定型动车组特点，并遵循统型要求，采用模块化、标准化、系列化设计，提出一种新型的制动系统设计方案。采用动力相对集中的网络模式，不仅具有基本的制动功能，而且与整车网络、牵引、辅助等系统配合可实现动车组可变编组功能。

2 定编组动车组制动系统

2.1制动控制管理结构

CRH3型动车组为典型的定编组列车^[1]，其制动控制采用三层结构实现制动管理，具体为制动控制部件，分段制动管理器(SBM)和列车制动管理器（TBM）。控制原理如图1所示。

图1 CRH3型动车组制动管理层级结构

收稿日期：2021年11月10日

作者简介：张英余（1986-），工程师，硕士，主要从事轨道客车气动技术研究工作。

CRH3型动车组制动控制系统分为两个的制动控制段，两个头车的BCU分别作为这两个制动控制段的主BCU^[2]。主BCU对本单元内的制动力进行分配，并对本段内的故障进行诊断。该种制动控制管理结构是无法满足可变编组要求的。

2.2制动系统配置

制动系统一般由制动控制系统、供风系统、基础制动装置、辅助供风单元等组成。一个完整的制动系统，以上部件缺一不可。CRH3型动车组制动系统配置见图2:

●动车轴，设2套轮装制动盘 ○拖车轴，设3套轴装制动 ●/ 带撒砂装置的动轴

主空压机单元；P停放制动装置 受电弓/辅助供风单元。

图2 CRH3型动车组制动系统配置图

定编组列车制动系统部件分散布置在不同的车辆上^[3]，以CRH3型车为例，主空压机设置在03车和06车，受电弓及辅助供风单元设置在02车和07车，停放制动装置设置在04车和05车。无论去掉哪个车都将影响到整个制动系统的完整性。因此，此种制动系统的布置无法实现动车组的可变编组。

3 可变编组功能的实现

3.1制动控制管理结构

可变编组动车组的制动控制采用单层结构实现制动管理，每个制动控制部件都独立进行本车的制动控制。其控制原理见图3。

图3 可变编组制动控制管理结构

该制动控制系统各车的BCU没有主从之分，每个BCU都相当于一个主BCU。制动系统在此种控制模式下，各车BCU都会接收来自网络的制动命令、故障诊断等信号，各车BCU均按整列车为单位独立进行制动力分配计算，同时通过网络对各车BCU计算的结果、监控数据、故障诊断等所有信息进行互传。

通过对上面的制动控制管理结构的介绍，可知无论列车的编组数量如何变化，每个BCU都能够根据实际的列车编组形式独立进行制动力的计算和分配。该种控制模式满足动车组可变编组的要求。

3.2制动系统配置

可变编组动车组制动系统配置见图4：

●动车轴，设2套轮装制动盘 ○拖车轴，设3套轴装制动盘 ○/ 带撒砂装置的轴

主空压机单元；P停放制动装置 受电弓/辅助供风单元

图4 可变编组动车组制动系统配置图

从上面的制动系统配置图中可以看出，整列车的主空压机、受电弓及辅助供风单元都设置在头车，无论中间车增加或者减少对整个车的供风以及受电弓都不受到任何影响，从制动系统配置上满足动车组可变编组要求。

3.3实现可变编组的其它条件

制动系统要实现可变编组功能，除自身的控制管理及系统布置外，还需要车辆提供列车当前的配置信息，各车BCU根据车辆不同的配置信息来完成制动力的分配计算。BCU需要的车辆配置信息主要有：车辆编组数、本车车辆编号、单车调转信号、“占用端”信号、单车车辆属性等。

（1）车辆的编组数由整车TCMS系统通过网络发送给各车BCU，该网络信号为周期发送的持续信号。

（2）在每个车内都专门设有单车车辆编码装置，该装置主要用来对本车车辆进行编号、对本车是否发生调转进行设定。通过五根硬线信号（二进制形式）传递到本车BCU，车辆编码的工作原理见图5：

图5 车辆编码的工作原理

（3）对于单车调转信号，信号 0代表正常模式；信号1代表本车调转。

（4）“占用端”信号主要用来判断列车的前进方向，头车BCU用此信号判断应该对哪个头车的制动隔离轴进行隔离。该信号由TCMS通过网络发送给头车BCU。

（5）单车的属性（即动车还是拖车）BCU可自动识别，并将此信息通过网络在BCU间进行互传。

4 结束语

制动系统通过独特的制动控制管理、系统布置以及与整车网络、牵引等系统的配合，满足了动车组的可变编组功能。

本文介绍了制动系统如何实现动车组可变编组功能，并在系统和结构两个方面提出了可行性的方案，并对其进行了系统分析，为实现可变编组动车的两大独特功能奠定了基础。该制动系统应用于可变编组动车组列车，适应了市场需求的多样性，市场前景广阔，同时对今后的新型动车组制动系统的研制开发具有重要意义。

参考文献：

1. 李和平、曹宏发、韩晓辉、李继山. 和谐号动车组制动技术概述[J] 铁道机车车辆, 2011(31): 1～11.

2．胡准庆. 动车组制动系统[M]. 北京交通大学出版社, 2012.6.1.

3．李培署. 高速动车组制动系统的组成[A] 中日轨道交通车辆制社, 2012.6.1.

通讯作者：张英余

通讯地址：河北省唐山市丰润区厂前路3号中车

唐山机车车辆有限公司 064000

电话：15612879665

邮箱：zbdxzyy@163.com

－4－