国内机车微机制动机技术特点

王成程 白建平 吕 枭 任向杰 王帅帅

摘  要：针对国内应用比较广泛的CCB-II制动机、Eurotrol制动机、DK-2制动机以及JZ-8制动机等四种微机控制制动机，从发展历程、系统性能、主要部件、网络和电气控制系统等方面进行了对比研究，通过分析，评价各种制动机的各项技术性能指标、总体技术水平，为机车微机控制制动机在各个地区、行业选型提供参考依据。

关键词：机车制动机;综合性能分析;技术特点

中图分类号：U270.35       文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）33-0132-03

Abstract： For the four kinds of microcomputer-controlled brakes， such as CCB-II brakes， Eurotrol brakes， DK-2 brakes and JZ-8 brakes which are widely used in China and the development history， system performance， main components， network and electrical control system have been compared and researched. Through analysis， the technical performance indexes and overall technical level of various brakes are evaluated， which provides reference for the selection of locomotive microcomputer control brakes in various regions and industries.Keywords： locomotive brake; comprehensive performance analysis; technical characteristics

CCB-II型制动机由纽约制动机公司在二十世纪九十年代研制，该制动机采用分布式设计思想，采用LonWorks网络进行通信的网络控制为主的制动机;Eurotrol制动机由法国法维莱公司研制，采用的是一种具备微机模拟控制和网络通信功能的制动机;DK-2制动机由中车株洲电力机车有限公司研制，是一种具备微机模拟控制和网络通信功能的制动机[1];JZ-8型制动机由中车青岛四方车辆研究所有限公司2013年研制成功并开始运用考核，该型制动机采用CAN网络进行通信，具备微机模拟控制和网络通信功能[2-3]。

1 基本功能对比

CCB-II、Eurotrol、DK-2以及JZ-8型制动机均需满足机车制动系统控制需求：具备对全列车进行制动控制的自动制动功能和对机车进行单独制动控制的单独控制功能，同时所有制动控制系统均需具备紧急制动功能。为符合功能要求，各个制动系统供应商均采用操作自动制动控制手柄来控制均衡风缸压力，均衡风缸通过中继阀放大控制列车管压力，实现全列车的制动和缓解;操作单独制动手柄控制单独制动预控压力，通过中继阀放大控制机车制动缸压力。

各个供应商控制思想基本一致，但实现方式存在差异，主要体现在以下方面：

（1）制动系统结构组成差异。

（2）网络和控制方式差异。

2 综合性能对比分析

CCB-II制动机是一种基于网络的分布式控制的电空制动机，该制动机由多个分立式模塊组成，单一模块故障后可直接替换模块进行故障处理，同时该制动机具有较好的冗余功能，当部分模块功能失效后，可自动进行冗余切换，确保制动系统功能正常。

Eurotrol制动机是一种微机集中控制的机车电空制动机，该制动机采用制动柜体集中控制布局方式，制动柜体集成BCU控制单元、EPM模块、Eurotrol模块等，系统由BCU执行主要控制，EPM执行单独制动控制和备用控制。

DK-2制动机是一种微机集中控制的机车电空制动机，该制动机采用制动柜体集中控制布局方式，制动柜体集成ER、BP、BC等模块，各个模块有BCU集中控制，制动系统故障后由空气制动作为冗余控制方式。

JZ-8制动机是一种微机集中控制的机车电空制动机，该制动机采用制动柜集中控制布局方式，制动柜集成均衡控制模块、单独制动模块、转向架控制模块以及分配阀模块等，由BCU集中控制实现列车自动制动与机车单独制动、空气制动与动力制动的联锁、断钩保护、列车充风流量检测、无动力回送、制动重联、列车速度监控配合、备用空气制动等功能。

3 核心部件对比分析

3.1 制动控制器对比分析

CCB-II制动机制动控制器通过LonWorks网络实现与其制动柜中的5个智能模块进行通信，实现对阀类部件的直接控制。DK-2制动机通过硬线与制动控制单元BCU进行通信，JZ-8型制动机和Eurotrol制动机通过指令转换器将制动控制器指令采用CAN通信方式与BCU进行通信。

3.2 制动显示屏对比分析

制动显示屏用于显示制动系统均衡压力、列车管压力、总风缸压力、制动缸压力以及系统状态和故障信息等，同时能完成诊断、自测、校准、故障和事件日志等功能。各家制动机供应商的制动显示屏均为10.4寸液晶显示屏以及8个功能键组成。其中JZ-8型制动机制动显示屏具备触摸屏功能。

3.3 微机控制单元对比分析

CCB-II制动机的微机控制单元是IPM模块，它管理着所有与制动显示屏的接口以及制动机的网络系统，通过LonWorks网将制动指令传输给电空控制单元EPCU。中央处理模块IPM还通过中继模块RIM管理着机车控制和安全装置电路的接口，处理机车控制电路与CCB-II制动机的输入和输出接口。

JZ-8型制动机、Eurotrol制动机以及DK-2制动机采用集中控制方式，主控系统均位于EBCU中，EBCU具备逻辑处理、故障记录、与机车控制和安全控制电路接口以及网络通信功能，其中JZ-8制动机和Eurotrol制动机具备冗余处理模块EPM，作为制动系统冗余功能使用。

3.4 网络拓扑对比分析

CCB-II制动机是一种分布式控制的网络控制系统，对外与CCU之间的通信采用MVB总线作为车辆的控制总线，采用RS-422总线作为制动机部件之间的控制总线，EPCU之间采用LonWorks作为通信总线[1]。

Eurotrol制动机是一种集中控制的微机网络控制系统，制动控制单元BCU与CCU之间的通信采用MVB总线作为车辆的控制总线，采用CAN总线实现与EPM之间通信，采用RS485总线实现与制动显示屏之间的通信，采用硬线与Eurotrol功能模块连接。

DK-2制动机是一种集中控制的微机网络控制系统，制动控制单元BCU与CCU之间的通信采用MVB总线作为车辆的控制总线，BCU与制动显示屏通信采用双CAN冗余通信，BCU与制动控制器采用硬线连接，BCU与各个功能模块继电器和传感器采用硬线连接。

JZ-8制动机是一种集中控制的微机网络控制系统，制动控制单元BCU与CCU之间的通信采用MVB总线作为车辆的控制总线，BCU与制动显示屏通信采用RS485通信，BCU与制动控制器通过指令转换器采用双CAN冗余通信，BCU与EPM之间采用CAN通信，BCU与各个功能模块继电器和传感器采用硬线连接。

4 结束语

通过以上分析，CCB-II、Eurotrol、DK-2以及JZ-8制动机均为网络控制制动系统，均具备故障诊断和数据记录以及一定程度的冗余功能。四种微机控制制动机分为两种设计布局理念，CCB-II制动机采用模块化设计思路[4]，分布式网络设计便于更换和产品检修，维护更为方便;Eurotrol等三种制动机均采用集中控制方式，集中式制动机便于功能集成，相对于分布式网络通信节点更少，网络通信故障可能性更低。分布式网络设计与集中式网络设计各有各的特点，主要差别如下：

（1）分布式网络设计内部集成化更高，各个模式间连接通信线即可，整体布线简洁美观;集成式网络设计存在中央集成单元，相關线缆会在此处集聚。

（2）分布式网络设计维护和更换相对简易，单个功能失效直接更换独立模块、便于维护，但成本略高;集中式网络设计现场检修可细化模块内部零部件，成本较低但操作略显复杂。

（3）分布式网络设计制动机在产品小型化、外观设计以及制造工艺等方面更为先进;集中式网络设计的制动机与其对比还存在差距。

除此之外，国内制动机厂商已开始进行模块化制动机的研制和运用考核工作，其中北京纵横机电技术开发公司（机车车辆研究所）研制的CAB-A型制动机已经开始在时速160公里动力集中动车组动力车和控制车小批量装车，中国中车公司研制的CAB-B型制动机在HXD3C型电力机车和HXD1C型电力机车进行运用考核。

参考文献：

[1]黄冬冬，刘泉，唐亮.DK-2制动机与国外制动机技术特点对比分析研究[J].技术与市场，2018（9）：7-11+14.

[2]孙彬，吕枭，任向杰，等.HXD2型交流传动货运电力机车装用JZ-8型制动控制系统[J].技术装备，2016（5）：7-9.

[3]吕枭，王令军，孙彬，等.HXD3C型电力机车装用JZ-8型制动控制系统[J].铁道机车与动车，2016（5）：14-16+33+4-5.

[4]魏东.CCB-II制动系统典型故障及处理[J].轨道交通装备与技术，2017，3（2）：39-40.