CR200J型电力动车组动力车辅助风源控制原理及改进方案研究

张启胤

(中国中车股份有限公司 北京 100089)

0 引言

CR200J型电力动车组是中国铁路的一款动力集中式的电力动车组，为复兴号电力动车组系列中最低速度等级车型，由中国国铁集团和中国中车牵头组织国内机车和客车制造企业联合设计，在八轴交流传动客运电力机车和25T型客车基础上完成自主研制工作。与既有的动力分散动车组相比，CR200J型电力动车组具有造价及维护成本低、检修间隔周期长、可在既有干线铁路运营、满足夜间长交路运行等特点，并且大幅提高了普速线路上广大旅客的出行乘坐舒适性。

CR200J型电力动车组动力车制动系统主要采用CAB型机车制动系统，制动系统除能够实现列车管、制动缸制动缓解等主要控制功能外，还具有辅助控制功能，主要包括停放控制、撒砂控制、升弓控制、空压机启停控制、踏面清扫控制以及防滑控制。升弓控制主要为受电弓和主断路器提供所需压缩空气，从而实现受电弓升降与主断路器断合的气路控制。升弓控制按供风风源分为总风压力供风控制和辅助风源供风控制。当动力车正常运用时，主压缩机正常工作提供总风，从而实现动力车升弓控制；当动力车库停较长时间后，总风压力逐渐降低，此时总风压力不足以达到升弓控制要求，可由辅助风源提供升弓控制所需压缩空气。

1 辅助风源气路原理及打风方式

1.1 辅助风源气路原理

辅助风源主要由升弓模块、辅助压缩机组、升弓风缸、升弓塞门、辅助压缩机手控按钮(以下简称“辅压机手控按钮”)等组成。其中，升弓模块主要包括压力开关、过滤器、单向阀、压力表、压力测点、塞门等，辅助压缩机组主要包括辅助压缩机、干燥器、再生风缸、安全阀和过滤器等。升弓模块和辅助压缩机组如图1所示。

图1 升弓模块和辅助压缩机组

当动车组长时间库停后，因气路管路存在泄漏点，动车组总风下降至较低压力，此时若进行升弓操作，需要由辅助风源提供升弓气源。辅助压缩机得电启动后，经滤清器过滤后空气被吸入辅助压缩机，经辅助压缩机压缩后进入干燥器，在被充分吸湿和过滤后，变成干燥、清洁的压缩空气并进入升弓模块。经单向阀后分为两路，一路经升弓风缸塞门存入升弓风缸，另一路经过滤器后供给升弓阀板和主断路器使用。辅助风源空气管路图如图2所示。

图2 辅助风源空气管路图

1.2 辅助风源打风方式

辅助风源有手动控制和自动控制两种打风控制方式[1]：(1)手动控制，当人为闭合制动柜上的辅压机手控按钮时，辅助压缩机得电开始打风，当压力达到(735±20) kPa或释放辅压机手控按钮时，辅助压缩机停止工作；(2)操纵司机台升弓扳键开关置“前/后”位，当升弓风缸压力低于480 kPa 时，辅助压缩机自动启动并开始打风，当压力达到(735±20) kPa 后辅助压缩机自动停止工作，此时将升弓扳键开关回“零”位后再扳动升弓键后可升弓。

2 干燥器再生问题描述

动车组库停较长时间后，总风压力因管路漏泄缓慢降低，此时乘务员按压辅压机手控按钮启动辅助压缩机打风。辅助压缩空气从1口进入辅助干燥器，并经过干燥塔进行干燥，干燥后的压缩空气分为两路，其中一路直接通过22口进入再生风缸；另一路经过内部单向阀后通过21口进入机车升弓风缸。

当升弓风缸压力达到(735±20) kPa时，干燥器内部风压控制装置动作，再生风缸的压缩空气由干燥器22口进入干燥器反吹干燥塔，将其表面的水汽、油污带走并从排污阀排出，完成再生工作。同时，干燥器4口压力下降，促使压力开关触点闭合向外发出电信号，微机网络控制系统收到电信号后控制辅助压缩机停止工作[2]。但在实际运用过程中，升弓压力达到650 kPa时基本满足升弓压力要求，且升弓压力上升至735 kPa的时间约为10 min，时间较长，乘务员为节省升弓时间简化操作，在升弓压力达到650 kPa时释放辅压机手控按钮。

由于上述操作升弓压力未达到735 kPa，干燥器无法进行再生工作。在干燥器连续多次未经再生工作后，干燥剂干燥能力大幅下降，辅助压缩机组提供的压缩空气中含水量增多，导致升弓管路中有水，影响受电弓的正常使用。

3 改进方案

针对干燥器多次未经再生工作导致干燥能力大幅下降的问题，现提供两种解决方案：(1)改进辅助压缩机带载启动逻辑；(2)改进辅助压缩机组再生控制。

3.1 方案一：改进辅助压缩机带载启动逻辑

改进前，当升弓压力大于650 kPa时，扳动升弓扳键开关，辅助压缩机不会打风；改进后，当升弓压力达到650 kPa后扳动升弓扳键开关，此时辅助压缩机得电继续打风，当升弓压力上升至735 kPa时干燥器进行再生工作，且压力开关触点闭合向外发出电信号控制辅助压缩机失电停止打风，在升弓压力再次降低至480 kPa前，扳动升弓扳键开关不会控制辅助压缩机投入工作。

该方案需要修改动力车升弓控制逻辑，且扳动升弓扳键开关控制辅助压缩机工作时，辅助压缩机出口存在650 kPa压力，辅助压缩机启动时电流较大，可能影响辅助压缩机的正常使用寿命。针对已在段运用的动力车，该方案简单易改，且无须改动任何硬件，具有较高的参考价值。

3.2 方案二：改进辅助压缩机组再生控制

改进方案如图3所示，在干燥器4口和21口之间增加二位二通电磁阀，辅助压缩机与电磁阀同时得电同时失电。当辅助压缩机得电启动时，电磁阀得电，干燥器21口输出压力逐渐增大。(1)采用手动控制方式：当压力达到(735±20) kPa或乘务员释放辅压机手控按钮时，辅助压缩机失电停止工作，电磁阀失电，干燥器21口压缩空气经电磁阀进入干燥器4口，推动干燥器内部活塞动作打开排气阀口，进行再生工作；(2)采用自动控制方式：当压力达到(735±20) kPa时，辅助压缩机失电停止工作，电磁阀失电，干燥器再生工作过程同上。

该方案改动较少，仅在辅助压缩机组中增加一个二位二通电磁阀及相应控制线路即可，无须修改动力车升弓控制逻辑及整车线路。针对已在段运用的动力车，该方案需对辅助风源进行整改，由于干燥器周围空间紧凑，整改较为困难，新造动力车可采用该方案。

图3 改进后辅助压缩机组原理图

4 结束语

上文对CR200J型电力动车组动力车辅助风源组成、空气管路及辅助压缩机打风控制方式进行了详细说明，针对实际运用过程中辅助压缩机输出压力未达到(735±20) kPa时,干燥器无法进行再生工作提出了两个改进方案，并从理论分析方案可行性及适用条件，可避免在干燥器连续多次未经再生工作后干燥剂干燥能力大幅下降的问题。鉴于在段运用动力车采用方案二整改相对困难，经与主机企业沟通采用方案一进行整改，即改进辅助压缩机带载启动逻辑，后续将继续跟踪整改进展及整改效果，确保CR200J型电力动车组正常运用。