高速动车组制动系统防滑策略分析

张志光

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266111

随着我国高速动车组速度的不断提升，给原有动车的制动系统提出了新的要求。不仅要尽可能地减少轮轨和列车之间的损耗，还要科学地利用制动滑行的距离，保证在规定的行驶速度下到制动完成需要花费的时间和相对应的制动距离不得出现差错。在目前我国的动车制动系统中主要可以通过电力精准控制和减速度理论控制的方式，来实现高速动车制动防滑的标准。本文就高速动车的制动防滑发展现状、在动车组内可以依据实际情况实施的具体策略和常见的制动滑行的解决方法等方面做简单的介绍。

1 国内外动车组制动系统防滑策略现状

在国内外中防滑制动系统的应用是高速动车运行过程中的重要助手，通俗的讲就是在动车制动是通过控制车轮与钢轨之间的打滑程度的一种技术手段。目前我国的高速动车基本已经实现了知识产权自主化，就是在动车制动防滑控制的技术上还是受到国外技术的保护限制，在实际的防滑控制中主要是通过空气防滑制动和电力制动两种方式的结合，而两者主要都是通过车轮与钢轨之间的黏着系数来进行相应防滑控制的。防滑控制主要是依据该动车的实际运行的钢轨条件结合列车的一些制造数据，来进行专条线路的防滑控制的，由于国外技术的不对外开发使得我国该项控制技术一直受到国外技术的限制。为了打破这种僵局，我国铁路的相关工作人员开始了自主研发实验模拟，力求打破国外技术的封锁，找到一个最适应我国动车防滑制动的技术方案，不断提高我国高速动车的安全与稳定的运营目的。

2 高速动车组制动防滑控制系统

2.1 空电混合防滑控制

高速动车组制动系统具有空电混合防滑控制功能，制动控制单元BCU和牵引控制单元TCU（TractionControl Unit）均有滑行检测功能。牵引控制单元TCU是通过再生制动的模式曲线来减小制动力，而制动控制单元BCU则采用降低制动缸压力的方法来进行滑行再黏着的控制。当电制动因滑行保护使实际电制动力降低时，TCU通过本地单元向制动系统发送电制动滑行保护动作信号，使制动系统在动车轴上实际电制动力下降时不补充空气制动，以利于动车轴的黏着恢复，防止因补充空气制动使车轮滑行加重。但电制动力连续降低某一时刻时，BCU则将切除电制动而投入空气制动，以保证制动距离和防止轮对擦伤。当动车轴电制失效时，动车轴采用空气制动，此时动车轴由制动系统进行防滑控制。

2.2 防滑控制系统结构

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 防滑控制原理

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用于防滑控制器，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。当滑行消失后，控制单元重新恢复车轮制动力实施制动。防滑系统判断出“滑行”以后，控制制动力的变化过程也很重要。在判断出滑行后，并不是简单地降低制动力，而应通过对制动缸压力反复进行减压、保压和升压，最大限度地利用轮轨间黏着，所以防滑系统对制动力的控制既要能防止滑行，又要不致使制动力损失过大，以充分利用黏着。

3 制动系统防滑常见故障和预防对策

动车组由于高速的运行状态加快了车轮与钢轨之间的摩擦损耗，每年国家铁路总公司用于摩擦损耗的投入不可想象。在实际的防滑制动时更是加大了两者之间的摩擦损耗，科研人员在进行动车制动时加入水分，让列车在潮湿的制动环境中完成制动与提速，经过实验证明湿轨的空气防滑制动相对于正常空气防滑制动可以有效地减少轮轨之间的相互损耗，避免制动过程出现轴抱死的情况。目前这种技术还在模拟实验中，相信不久的将来等到该技术成熟稳定的时候就可以在全国的高速动车的防滑制动系统中得到应用[1]。目前的减速度和速度差这两种制动效果，虽说已经得到了广泛的应用，但是在实际的制动控制系统中还需要进一步的优化改善。所谓的减速度和速度差就是指当在车轮上设置的速度传感器检测到该时刻的制动减速度大于或小于正常的制动控制的范围时，通过制动控制系统对空气制动或电力制动的调节保证减速度的数值控制在标准制动模式的范围内。速度差其实就是车轮速度与动车行驶速度之间的差值，出现这种情况的原因就在与动车与钢轨之间出现了滑行，必须及时的控制牵引系统提供的动力，保障动车的制动滑行安全。我们可以根据国内这种情况的处理方案，再结合我国高速动车的实际情况，把速度差和减速度的反馈与制动系统的处理设计为一个全自动控制的系统，既避免了人工操作的误差，也可以对实时的反馈数据做出判断处理，提高了动车制动系统的效率。

4 结语

综上所述，我们了解了高速动车在制动过程中出现的一些问题，我国目前动车制动系统主要使用的技术手段。为了更好地提升动车的安全与质量，我们应对动车制动系统中出现各种问题加以归纳，分析问题的产生，在模拟实验动车组内加快新兴技术的应用，解决现阶段存在的问题，让新兴技术可以更安全地应用于高速动车的制动系统中，提高我国动车的制动安全与效率。