CR200J型动力集中动车组停放制动控制系统

2022-05-11舒畅冷波黎丹周先亮

今日自动化 2022年3期

关键词：控制

舒畅冷波黎丹周先亮

[摘要]文章介绍CR200J型动力集中动车组停放制动控制系统的特点，基于既有机车、车辆电气系统的一体化设计，阐述系统组成、气路原理、电气原理、控制方法、故障应急处置方法，以及设计优化建议。

[关键词]动力集中动车组;停放制动;控制

[中图分类号]U266 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）03–00–03

Control System of Parking Brake of CR200J Power Centralized EMU/DMU

Shu Chang，Leng Bo，Li Dan，Zhou Xian-liang

[Abstract]This paper presents the characteristics of control system of parking brake on CR200J Power Centralized EMU： integrated design based on existing electrical system of locomotives and vehicles. Expounds in detail its composition， principle of pneumatic and electrical， control methods， troubleshooting， as well as design optimization recommendation.

[Keywords]power centralized EMU/DMU; parking brake; control

1 概述

随着综合国力的提升与轨道交通技术的发展，为改善人们的出行质量，CR200J型动力集中动车组（以下简称“动车组”）作为既有普速客运的迭代产品应运而生。

停放制动是动车组“无电、无风”时可靠制动的主要手段。动车组停放制动控制系统采用“一体化”设计，取消了车辆的手制动装置[1-2]、全列停放制动采用盘式停放制动器与电空控制方式，可实现停放制动的全列同步控制管理，提升了动车组停放制动的自动化、安全性与可用性。本文以“動力车+拖车+控制车”编组为示例，对系统组成及功能、故障应急处置、设计优化建议进行介绍。

2 系统组成

如图1所示，动车组停放制动控制系统由4部分组成。停放制动控制电路负责输出停放制动施加/缓解控制指令;停放制动管路系统响应停放制动施加/缓解控制指令，输出停放管压力;停放制动安全环路（以下简称“停放环”）响应停放管压力变化，反映动车组停放制动施加、缓解总体状态;停放制动管理系统监测与显示动车组停放制动各状态，并触发相应逻辑动作，如图1所示。

2.1 停放环

停放环为贯穿全列动车组的硬线电路，任意车停放制动施加都将触发停放环动作;所有车停放制动缓解后，停放环恢复。

如图2所示，各车停放环电路相互并联。通过压力开关KP、继电器KM41与旁路开关S，各车独立控制停放环。继电器KM31与KM32用于反馈停放环动作状态给列车控制和管理系统（以下简称TCMS）。各车设置停放环旁路开关S，用于屏蔽本车对停放环的影响。

2.2 停放制动控制电路

停放制动控制电路为贯穿全列动车组的硬线电路，同步控制各车停放电磁阀。如图3所示，停放制动施加/缓解指令由动力车或控制车发出，直接控制动力车的停放电磁阀1YV，经继电器KM11～KM14或KM21～KM24中转后控制拖车/控制车的停放电磁阀2YV/3YV。

动力车与控制车的停放制动施加/缓解指令源一致。停放制动施加指令源有：按下了停放施加手动按钮;零速工况且电钥匙占用信号丢失，由TCMS输出;控制电源断电，由延时继电器输出[3]。停放制动缓解指令源为停放缓解手动按钮。TCMS还监测指令的输出，作为停放环是否异常动作的判据。

2.3 停放制动管路系统

停放制动管路系统响应停放制动施加/缓解控制指令，控制停放管压力，驱动停放制动器动作，反馈停放制动状态;必要时，还可通过停放塞门隔离停放管。主要部件组成如图4所示，采用既有成熟技术，本文不再赘述。

3 停放制动管理系统

TCMS与客车行车安全监控系统（以下简称TCDS）监测动车组的停放环动作状态、停放制动施加/缓解状态、停放环旁路（旁路开关）状态、停放制动隔离（停放塞门）状态，TCMS触发相应保护逻辑[4]与显示逻辑[5]。系统主要部件组成如图5所示。

3.1 停放环动作状态管理

TCMS根据停放环继电器KM31与KM32的反馈判断停放环状态。继电器KM31与KM32还分别控制指示灯E1与E2的亮灭，停放环动作时指示灯点亮，用于提示司机。

若任意继电器KM31或KM32反馈停放环动作，则TCMS判断停放环动作，并在显示屏上显示“停放环动作”图标。

若停放环动作状态与停放制动施加/缓解指令相矛盾（无停放施加指令、但停放环变为动作状态，或有停放缓解指令、但停放环仍为动作状态），则TCMS判断停放环异常动作，并在显示屏上弹窗报警“停放环动作”。

若停放环动作，则TCMS触发列车级牵引封锁;若车速不为零，则TCMS还将触发惩罚制动至停车。

3.2 各车停放制动施加/缓解状态管理

TCMS与TCDS分别根据压力开关1KP与压力传感器BP的反馈判断动力车与拖车/控制车的停放制动施加/缓解状态。

若任意动力车停放制动施加，则TCMS触发列车级牵引封锁，并显示“动力车停放施加”图标;若车速不为零，则TCMS还将触发惩罚制动至停车。若所有动力车停放制动缓解，则显示“动力车停放缓解”图标。

显示屏还显示各车停放制动施加/缓解状态。

3.3 各车停放环旁路状态与停放隔离状态管理

TCMS与TCDS分别根据停放环旁路开关与停放塞门的反馈判断停放环旁路状态与停放隔离状态。

若任意动力车停放塞门位于“关闭位”，则：

（1）TCMS触发列车级牵引封锁，并在显示屏上弹窗报警，通知司机机械缓解该动力车停放制动器、旁路该动力车停放环。该动力车停放环旁路开关位于“旁路位”后，牵引封锁与报警弹窗方可被解除。

（2）不采信该动力车压力开关1KP的触点反馈。

当且仅当所有动力车停放制动隔离，才显示“动力车停放隔离”图标，此时不再显示“动力车停放施加/缓解”图标。

显示屏还显示各车停放环旁路状态与停放隔离状态，停放隔离状态显示将覆盖停放施加/缓解状态显示。

4 故障应急处置

故障应急处置主要包含两方面内容：停放制动故障的判断、定位及应急处置;无停放制动故障的动车组被救援时的停放制动应急处置。

图6是针对典型停放制动单点故障的判断、定位及维持运行方法进行的归纳与总结。

无停放制动故障的动车组被救援时，对停放制动的应急处置方法主要取决于动车组停放制动状态能否被监控与显示。若不能，则须采取机械缓解停放制动器的方法以确保其处于缓解状态，此方法的弊端在于须到车外逐车机械缓解停放制动器，作业耗时较长、作业环境较复杂，优势在于能“一劳永逸”地缓解停放制动;若能，则采取先输出动车组停放制动缓解指令、再断开停放制动施加电源开关的方法，此方法的弊端在于须人为通过显示屏实时监控动车组停放状态，以及若救援过程中发生停放制动故障，则还须机械缓解动车组停放制動器，优势在于作业耗时较短、无需车外作业。

5 设计优化建议

既有的设计中，继电器KM41与压力开关2KP/3KP的状态未反馈给TCMS，其故障可能导致停放环异常动作而无法通过显示屏定位故障车，须通过停放旁路开关逐车排查（图6），操作较繁复、作业时间较长。故提出了设计优化建议如下。

5.1 停放环与停放制动管理系统优化

鉴于TCMS已经对动力车压力开关1KP状态进行了管理，故建议将动力车移出停放环，如图7所示。对比图2的主要改动为取消继电器KM41与旁路开关S1。

鉴于是压力开关2KP/3KP直接控制停放环，故建议将其纳入管理，如图8所示。对比图5的主要改动为压力开关2KP/3KP替代压力传感器1BP/2BP。

5.2 停放制动管路系统优化

基于图8的优化，可取消压力传感器1BP、2BP。同时，与拖车/控制车设计保持一致，动力车的压力开关1KP移至停放塞门31下游，采集真实停放管压力。

5.3 优化后的停放制动单点故障应急处置

基于上述优化，避免了无法通过显示屏定位故障车的情况，停放制动单点故障应急处置大为简化，如图9所示。

6 结束语

本文所述的停放制动控制系统在国内动力集中动车组上可谓首创，相较以往手制动，引入了电空控制与微机管理，极大地简化了人工操作、提升了可用性与安全性。它一方面汲取了电力机车停放制动系统的经验;另一方面，为适应动力集中动车组的技术特点（例如车辆无中央控制单元），进行了针对性设计（例如并联式的停放环）。

本设计同时还应用在高原双源与“澜沧号”动力集中动车组上，至今运用稳定。